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电压型单相SPWM半桥逆变器电路仿真实验实验目的掌握电压型单相SPWM半桥逆变器仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。
理解电压型单相SPWM半桥逆变器的工作原理及仿真波形。
实验设备：MA TLAB/Simulink/PSB实验原理电压型单相SPWM半桥逆变器如图6-1所示。
图6-1 电压型单相SPWM半桥逆变器电路实验内容启动Matlab，建立如图6-2所示的电压型单相SPWM半桥逆变器结构模型图。
图6-2 电压型单相SPWM半桥逆变器模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图6-3、6-4、6-5、6-6、6-7所示。
图6-3 直流电压源Ed/1-1模块参数图6-4 直流电压源Ed/1-2模块参数图6-5 通用桥模块参数图6-6 PWM发生器模块参数图6-7 负载模块参数系统仿真参数设置如图6-8所示。
图6-8 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输出端负载电流和输出端负载电压的仿真波形，如图6-9所示。
图6-9 电压型单相SPWM半桥逆变器仿真波形（输出频率为50Hz）在PWM发生器模块中，将半桥逆变器输出电压频率设置为200Hz，此时的仿真波形如图6-10所示。
图6-10 电压型单相SPWM半桥逆变器仿真波形（输出频率为200Hz）改变PWM发生器模块的输出电压频率参数，或改变负载模块的参数，即可得到不同工作情况下的仿真波形。
例如将半桥逆变器输出电压频率设置为25Hz，此时的仿真波形如图6-11所示。
图6-11 电压型单相SPWM半桥逆变器仿真波形（输出频率为25Hz）实验总结1、 总结电压型单相SPWM 半桥逆变器的工作原理。
如上图。
采用双极性方式时，在r u 的半个周期内，三角波载波是有正有负，所得的PWM 波也是有正有负。
仍然在调制信号r u 和载波信号c u 的交点时刻控制各开关器件的通断。
在r u 的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。
即当r c u u >时，给1T 以导通信号，给2T 以关断信号，这时如o 0i >，则1T 通，如o 0i <，则1D 通，不管哪种情况都是输出电压o d u U =。
SPWM波控制逆变器双闭环PID调节器的建模与仿真随着电力行业的快速发展，逆变器的应用越来越广泛，逆变器的好坏会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。
逆变器的控制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能，稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带不平衡负载的能力；动态性能主要是指输出电压的THD(Total Hannonic Distortion) 和负载突变时的动态响应水平。
在这些指标中对输出电压的THD 要求比较高，对于三相逆变器，一般要求阻性负载满载时THD 小于2%,非线性满载(整流性负载)的THD 小于5%.这些指标与逆变器的控制策略息息相关。
文中主要介绍如何建立电压双环SPWM 逆变器的数学模型，并采用电压有效值外环和电压瞬时值内环进行控制。
针对UPS 单模块10 kVA 单相电压型SPWM 逆变器进行建模仿真。
通过仿真，验证了控制思路的正确性以及存该控制策略下的逆变器所具有的鲁棒性强，动态响应快，THD 低等优点。
并以仿真为先导，将其思想移植到具体开发中，达到预期效果。
1 三电平逆变器单相控制模型的建立带LC 滤波器的单相逆变器的主电路结构如图1 所示。
图1 中L 为输出滤波电感，C 为滤波电容，T1,T2,T3,T4 分别是用来驱动IGBT 的三电平的SPWM 波，U0 为输出负载两端的电压。
在建立控制系统的仿真模型时，需要采集负载两端的电压与实际要求的电乐值做比较，然后通过调节器可以得到所需要调节的值。
在此仿真模型中，驱动波形采用的是三电平的SPWM 波形，具体的产生原理在这不做详细描述。
在Matlah 的Simlink 库中SPWM 波的产生如图2 所示，这里调制比设为0.8。
图1 三电平逆变器单相主电路图2 四相SPWM 产生电路。
目录1 设计要求 (1)2 逆变器控制方式选择 (1)3 方案设计 (2)3.1系统总体框图 (2)3.2主电路的设计 (3)3.3 DSP的选取 (4)3.4驱动电路的设计 (5)3.5采样电路 (6)3.6保护电路 (6)4 元件参数计算 (7)4.1输出滤波电感L f、滤波电容C f的选取 (7)4.2变压器的设计84.3功率开关的选择 (8)5 仿真结果 (9)5.1驱动波形 (9)5.2功率开关器件两端的电压波形 (10)5.3逆变器输出波形 (10)6 结论 (11)参考文献 (12)1 设计要求主要内容：利用倍频单极性SPWM 调制法究逆变器的调制方式，分析系统的稳定性和外特性，给出系统的硬件结构框图，设计系统各个部分的硬件电路，完成数字控制SPWM 逆变器的原理试验和仿真。
基本要求：输入电压：40～60VDC ；输出额定容量：1kVA ；输出电压：220V ±3%；输出电压频率：50Hz 载波频率：25kHz ；THD ：≤3%。
2 逆变器控制方式选择传统逆变器的控制电路都是采用模拟电路和小规模数字集成电路实现的。
随着信息技术的发展，数字控制技术在逆变电源控制领域已得到越来越广泛的应用。
综合考虑系统性价比以及数字控制方式存在的问题，目前，部分数字化（CPU ）产生基准正弦，宽频带的电压调节器仍由模拟电路实现）不失为中小功率逆变器控制电路的优选方案。
本文分别对两种模拟/数字混合控制方案进行了比较研究，分析了它们的设计与实现，给出了相关实验结果。
本章研究的混合控制方式，也是基于数字控制器的。
利用DSP 取代纯模拟控制中的一些实现环节，如基准正弦发生器、输出过载保护、输出过压/欠压保护等，对于减小控制电路复杂程度、提高系统控制特性是有好处的。
同时，混合控制方式也考虑了数字控制可能产生的一些问题，尽可能保留模拟控制的优点，仍采用模拟电路实现电压调节器，与全数字控制系统相比，提高了系统带宽频率和动态响应速度。
用MATLAB 仿真一个单相全桥逆变器，采用单极性SPWM 调制、双极性SPWM 调制或者单极倍频SPWM 调制的任意一种即可，请注明仿真参数，并给出相应的调制波波形，载波波形，驱动信号波形、输出电压（滤波前）波形。
本文选用双极性SPW调制。
1双极性单相SPW原理SPWM采用的调制波的频率为f s的正弦波U s U sm Sin s t , s 2f s；载波U c 是幅值为U cm，频率为f c的三角波。
载波信号的频率与调制波信号的频率之比称为载波比，正弦调制信号与三角波调制信号的幅值之比称为深度m通常采用调制信号与载波信号相比较的方法生成SPW信号.当Us>Uc 时，输出电压Uo等于Ud,当UsvUc时，输出信号Uo等于-Ud.随着开关以载波频率fc轮番导通，逆变器输出电压不断在正负Ud之间来回切换。
2 建立仿真模型2.1 主电路模型第一步设置电压源：在Electrical Sources 库中选用DCVoltage Source，设置Ud=300X第二步搭建全桥电路：使用Universal Bridge 模块，选择桥臂数为2，开关器件选带反并联二极管的IGBT/Diodes ，构成单项全桥电路。
第三步使用Series RLC Branch 设置阻感负载为1 Q, 2mH 并在Measurement 选项中选择Branch Voltage and current, 利用multimeter 模块观察逆变器的输出电压和电流。
电路如图2.1 所示。
图2.1单相全桥逆变逆变器电路图2.2双极性SPW 信号发生器在Simulink 的Source 库中选择Clock 模块，提供仿真时间t, 乘以2 f 后通过一个sin 模块即sin t ，乘以调整深度m 可获得所需的 正弦调整信号。
选择 Source 库中的Repeating Sequenee 模块产生三 角载波，设置 Time Values 为［0 1/fc/4 3/fc/4 1/fc ］，设置OutputValues 为［0 -1 1 0］，生成频率为fc 的三角载波。
• 52•PWM 技术是利用全控型电力电子器件的通断情况，将一个直流电压变换成一定形状的电压脉冲序列，实现变压变频控制。
正弦PWM （SPWM ）技术因其成本较低、实现较简单，在实际应用中，是一种应用较为广泛的PWM 技术，具有较高的使用价值。
本文介绍了由SPWM 逆变器供电的交流电动机系统的仿真设计，系统仿真模型主电路由通用桥式电路模块构成，控制电路由主要PWM 产生器模块构成，总体仿真模型由直流电压源模块、通用桥式电路模块、PWM 产生器模块和交流异步电动机及其他辅助模块组成。
通过提取仿真模块、参数设置，搭建仿真模型，对系统波形进行分析。
1 主电路拓扑结构图三相桥式逆变电路由三个单相桥式电路组成，如图1所示，桥臂的电力电子开关器件为应用较多的全控型器件IGBT ，各相开关器件的控制规律相同，同一相的上下两个桥臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°，换相在同一相上下两个桥臂之间进行，同一时刻有三个桥臂同时导通。
图1 三相桥式逆变主电路图双极性调制，三相调制信号依次相差120°，公用一个三角载波，且取载波比为3的整数倍，以使三相输出波形更好地对称，同时，为了消除偶次谐波，使波形正负半周镜对称，载波比取奇数。
在实际应用中，载波频率通常远高于调制波频率，因此载波的不对称对输出电流的影响很小，可以忽略。
3 模型建立Simscape 仿真建模步骤：打开模块浏览器，根据电路结构原理图，提取相应模块；设置模块参数，连线；设置仿真时间，仿真算法；启动仿真，示波器观察波形，分析结果。
直流电压源采用DC Voltage Source 模块，电压E 取600V 。
Universal Bridge 通用桥式电路模块，将桥臂数目设置为3，选择电力电子器件类型为IGBT/Diodes 。
逆变器的控制信号使用PWM Generator(2-Level)模块，在模块参数中，设置类型为的三相桥式电路（6脉冲），三角载波的幅值固定为1，频率在对话框中设置为50Hz ，设置载波频率为50×15Hz ，选中内部产生调制信号对话框，对调制度、输出电压频率和输出电压相位三项参数进行设置，设置调制系数为0.9，调制正弦波对应的输出电压频率为50Hz ，输出电压相位为0°。
单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性单极性PWM控制方式调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。
在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。
当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。
当ur<uc时使V4关断，V3导通，uo=0。
在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。
当ur<uc时使V3导通，V4关断uo=-Ud。
当ur>uc时使V3关断，V4导通，uo=0。
主电路在每个开关周期内输出电压在正和零（或负和零）间跳变，正、负两种电平不会同时出现在一个开关周期内，故称为单极性SPWM。
七、单极性SPWM调制分析载波比和调制深度的定义与双极性SPWM相同。
它不适于半桥电路，而双极性SPWM在半桥、全桥电路中都可以使用。
与双极性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的条件下，单极性SPWM逆变电路输出的基波电压u1的幅值U1m满足如下关系：U1m=mUd即输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化，故其直流电压利用率与双极性时也相同。
就基波性能而言，单极性SPWM和双极性SPWM完全一致，但在线性调制情况下它的谐波性能优于双极性调制：开关次整数倍谐波消除，值得考虑的最低次谐波幅值较双极性调制时小得多，所需滤波器也较小。
八、建立单极性SPWM仿真模型单极性SPWM触发信号产生图：为[101]。
对脉冲电路进行封装：触发电路中三角载波（Triangle）参数设置：“TimeValue”为[01/fc/21/fc]，“OutputValue”单极性SPWM主电路：触发电路参数设置：Ud=300v，R=1欧，L=2mH九、进行单极性SPWM仿真1、仿真时间设为0.06键入MATLAB语言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,2)仿真结果如下：单极性SPWM单相逆变器m=0.8，N=15时的仿真波形图仿真结果分析：输出电压为单极性SPWM型电压，脉冲宽度符合正弦变化规律。
单相逆变器的重复控制技术
单相逆变器重复控制。
采用重复控制与准比例谐振控制相结合的符合控制策略，spwm调制环节采用载波移相控制，进一步降低谐波。
仿真中开关频率20k，通过FFT分析，谐波主要分布在40k附近，并没有分布在20k附近，载波移相降低了谐波含量。
整个仿真全部离散化，包括采样与控制的离散，控制与采样环节没有使用simulink自带的模块搭建，全部手工搭建。
重复控制是基于内模原理的一种控制方法，包括重复信号发生器模块和补偿器模块。
它将重复信号发生器作为周期性扰动信号植入控制系统中，能有效实现系统的无静差跟踪控制。
本设计采用改进型重复控制器，即在重复信号发生器内模中附加一滤波器。
实验五十一DC/AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究（信号与系统—自动控制理论—检测技术－电力电子学综合实验）一、实验原理SPWM单相全桥逆变电路的主要工作原理是依靠四个开关管的通、断状态配合，利用冲量等效原理，采用正弦脉宽调制（SPWM）策略将输入的直流电压变换成正弦波电压输出。
SPWM的调制原理是通过对每个周期内输出的脉冲个数和每个脉冲宽度来调节逆变器输出电压的频率和幅值。
要使输出的电压波形接近标准的正弦波，就要尽量保证SPWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效。
除要求每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲宽度还必须很窄，这就需要在一个正弦波形内脉冲的数量很多。
脉波数量越多，不连续的按正弦规律改变宽度的多脉冲电压就越等效于正弦电压。
目前，在电力电子控制技术中，SPWM技术应用极为广泛，SPWM波形的形成一般有自然采样法、规则采样法等等。
前者主要用于模拟控制中，后者适用数字控制。
本实验采用的是DSP控制的单相全桥逆变电路，采用对称规则采样法。
对称规则采样的基本思想是使SPWM波的每个脉冲均以三角载波中心线为轴线对称，因此在每个载波周期内只需一个采样点就可确定两个开关切换点时刻。
具体算法是过三角波的对称轴与正弦波的交点，做平行于时间轴的平行线，该平行线与三角波的两个腰的交点作为SPWM波“开通”和“关断”的时刻。
由于在每个三角载波周期中只需要进行一次采样，因此使得计算公式得到简化，并且可以根据脉宽计算公式实时计算出SPWM波的脉宽时间，可以实现数字化控制。
图51-1 对称规则采样法生成SPWM波根据相似三角形定理，可以分析出图1对称规则采样法生成的SPWM波脉宽时间T n为：()21sin n n T T MN Nπ−= (51-1) 式中，M 为调制度，T 为正弦调制波周期，N 为载波比。
本实验中程序采用DSP 控制方式，载波频率固定为10KHZ ，调制波频率为50HZ 频率。
SPWM工作原理及建模SPWM是一种调制技术，全称为Sinusoidal Pulse Width Modulation，即正弦脉宽调制。
它是一种用来控制逆变器输出波形的技术，适用于交流调压调速控制、电力供应的可控制直流源等领域。
SPWM的工作原理是将待控频率的正弦波与一个高频三角波进行比较，并通过调整脉冲的宽度来实现对输出波形的控制。
SPWM的工作原理基于以下几个关键步骤：1.生成三角波：使用一个可调的频率高于待控频率的三角波发生器来生成高频三角波。
这个高频三角波用来与待控频率的正弦波进行比较。
2.生成正弦波：通过一个正弦波发生器生成待控频率的正弦波。
3.比较器：将生成的正弦波与高频三角波进行比较。
比较器的输出信号形成了SPWM信号。
4.比较结果：比较器根据正弦波的幅值与三角波的幅值之间的比较关系，分析出幅度大小，进而得到高电平时间与低电平时间的比值。
5.控制输出：利用比较结果调整输出脉冲的宽度，控制逆变器的开关管的开关时间，从而实现对输出波形的控制。
通过以上步骤，SPWM可以将高频三角波与待控频率的正弦波进行比较，并通过调整脉冲的宽度来控制输出波形。
比较结果会根据正弦波的幅值与三角波的幅值之间的比较关系，将高频三角波的低电平和高电平时间比例反映到输出波形上，从而实现对输出波形的调节控制。
SPWM的建模可以用数学公式来描述。
设待控频率的正弦波为x(t)，高频三角波为y(t)，输出波形为z(t)。
则SPWM的控制方法可以表示为：z(t)=f(x(t),y(t))其中，f是一个函数，它描述了如何根据输入的正弦波信号和高频三角波信号来得到输出波形信号。
具体参数与函数形式由SPWM的具体实现决定。
一般而言，这个函数会通过比较正弦波信号和三角波信号的幅值来决定输出波形的脉冲宽度，从而控制输出波形的形状。
总结起来，SPWM是一种通过比较三角波和正弦波来控制输出波形的技术。
它的工作原理是通过调整脉冲的宽度来实现对输出波形的控制。
PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器⼀、实验⽬的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
⼆、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(⼀)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其⼯作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流⼆极管⼆极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所⽰。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(⼆)、SPWM 的原理采样控制理论有⼀个重要的原理——冲量等效原理：⼤⼩、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作⽤于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作⽤效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 ⽤SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所⽰的标准正弦波等分成很多份，那么⼀个连续的正弦波也可以看作是⼀系列幅值为正弦波⽚段的窄脉冲组成。
如果每个⽚段的⾯积分别与①、②、③…所⽰⼀系列等宽不等⾼的矩形窄脉冲的⾯积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等⾼矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进⼀步，如果让图3-1所⽰逆变器产⽣如图3-2所⽰⼀系列幅值为±U d 的等⾼不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的⾯积（冲量）分别与①、②、③…⾯积相等，于是图3-2中的登⾼不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作⽤于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
丰求疚迪，、夕课程设计(论文)任务书电气学院 _____________ 学院08电力牵引专业二班一、课程设计(论文)题目单相逆变器SPWM调制技术的仿真二、课程设计(论文)工作自2011年6月_20_日起至2009年6月25 日止。
三、课程设计(论文)地点：____________________ 电气学院机房_____________________________________________四、课程设计(论文)内容要求：1本课程设计的目的(1)熟练掌握MATLAE语言的基本知识和技能；(2)熟悉matlab 下的simulink 禾口simpowersystems 工具箱；(3)熟悉构建单相桥式逆变器SPWM单极性和双极性调制的仿真模型;(4)培养分析、解决问题的能力；提高学生的科技论文写作能力。
2 •课程设计的任务及要求1)基本要求：(1)要求对主电路和脉冲电路进行封装，并对调制度和载波比参数进行封装；(2)仿真参数为：E=100-300V; Ma=0.8-0.95; N=9-21; h=0.0001s，其他参数自定；(3)给出调制波原理图、相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图，要求采用subplot作图；(4 )选取不同参数进行仿真，比较仿真结果有何变化，给出自己的结论。
(5)利用matlab下的simulink和simpowersystems工具箱构建单相桥式逆变器spwm 单极性和双极性调制的仿真模型。
2)创新要求：封装使仿真模型更加美观、合理3)课程设计论文编写要求(1)要按照课程设计模板的规格书写课程设计论文(2)论文包括目录、正文、心得体会、参考文献等(3)课程设计论文用B5纸统一打印，装订按学校的统一要求完成4)答辩与评分标准：(1 )完成原理分析：20分；(2 )完成设计过程：40分；(3)完成调试：20分；(4)回答问题：20分；5)参考文献：[1]刘凤君•现代逆变技术及应用[M]. 北京：科学出版社，2006.[2]伍家驹，王文婷，李学勇，等.单相SPWI逆变桥输出电压的谐波分析[J]. 电力自动化设备,2008, 28（4）: 45-49, 52.[3]王兆安，刘进军，电力电子技术，机械工业出版社，2009.5[4]汤才刚，朱红涛，李莉，陈国桥，基于PW的逆变电路分析，《现代电子技术》2011年6月25日课程设计（论文）评审意见年月日目录1........................................................... 引言. - 5 -2............................................................... 软件介绍. - 6 -3.电力电子电路的仿真实验系统设计........................... - 7 -3.1实验系统总体设计.......................................3.2电力电子电路S lMULINK仿真，具有以下特点•…4...................................................................................... 单相逆变器SPW碉制技术的仿真 ........................................................ -8 -4.1单相逆变器SPW调制电路的基本结构图.……4.2单相逆变器SPW调制电路的工作原理......................4.2.1逆变器SPW调制原理............................ -8 -4.2.2SPWM 控制方式................................. -10 -4.3单相逆变器SPWI调制电路的S lMULINK模型.……4.3.1单极性SPW仿真的模型图 ......................... -12 -4.3.1单极性SPW仿真的模型图 ......................... -13 -4.4 模型参数的设定模型仿真图及其分析 ..........................4.3.1单极性SPW仿真............................... -14 -- 7 - - 7 --8-8- 12 -4.3.2双极性SPW仿真............................... -19 -5.结束语................................................... -25 -6.参考文献 ................................................ - 26 -单相逆变器SPW调制技术仿真的课程设计[摘要] ：随着电力电子技术的不断发展，可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面得到了广泛的应用, 而这些都是以逆变电路为核心。
课程设计(论文)任务书电气学院学院11电力牵引专业（3）班一、课程设计(论文)题目单相逆变器SPWM调制技术的仿真二、课程设计(论文)工作自 2014年6月16日起至2014年 6月20 日止。
三、课程设计(论文) 地点: 电气学院机房四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）熟练掌握MATLAB语言的基本知识和技能；（2）熟悉matlab下的simulink和simpowersystems工具箱；（3）熟悉构建单相桥式逆变器SPWM单极性和双极性调制的仿真模型；（4）培养分析、解决问题的能力；提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）要求对主电路和脉冲电路进行封装，并对调制度和载波比参数进行封装；（2）仿真参数为：E=100-300V; Ma= N=9-21; h=，其他参数自定；（3）给出调制波原理图、相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图，要求采用subplot作图；（4）选取不同参数进行仿真，比较仿真结果有何变化，给出自己的结论。
（5）利用matlab下的simulink和simpowersystems工具箱构建单相桥式逆变器spwm单极性和双极性调制的仿真模型。
2）创新要求：封装使仿真模型更加美观、合理3）课程设计论文编写要求（1）要按照课程设计模板的规格书写课程设计论文（2）论文包括目录、正文、心得体会、参考文献等（3）课程设计论文用B5纸统一打印，装订按学校的统一要求完成4）答辩与评分标准：（1）完成原理分析：20分；（2）完成设计过程：40分；（3）完成调试：20分；（4）回答问题：20分；5）参考文献：[1] 刘凤君. 现代逆变技术及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2006.[2] 伍家驹, 王文婷, 李学勇, 等. 单相SPWM逆变桥输出电压的谐波分析[J]. 电力自动化设备, 2008, 28(4): 45-49, 52.[3]王兆安，刘进军，电力电子技术，机械工业出版社，[4]汤才刚，朱红涛，李莉，陈国桥，基于PWM的逆变电路分析，《现代电子技术》2008年第1期总第264期。
[5]刘卫国.MATLAB程序设计与应用（第二版）.北京：高等教育出版社，2008.6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料 2 图书馆编程设计与调试 2 实验室撰写论文 2 图书馆、实验室学生签名：2011 年 6 月25 日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）设计分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）完成调试（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）翻译能力（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）(7) 总评分数优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；评阅人：职称：年月日目录2.软件介绍................................. 错误!未定义书签。
3.电力电子电路的仿真实验系统设计........... 错误!未定义书签。
实验系统总体设计......................... 错误!未定义书签。
电力电子电路S IMULINK仿真，具有以下特点.... 错误!未定义书签。
4.单相逆变器SPWM调制技术的仿真............ 错误!未定义书签。
单相逆变器SPWM调制电路的基本结构图..... 错误!未定义书签。
单相逆变器SPWM调制电路的工作原理....... 错误!未定义书签。
逆变器SPWM调制原理................... 错误!未定义书签。
SPWM控制方式......................... 错误!未定义书签。
单相逆变器SPWM调制电路的S IMULINK模型.... 错误!未定义书签。
单极性SPWM仿真的模型图................ 错误!未定义书签。
单极性SPWM仿真的模型图................ 错误!未定义书签。
模型参数的设定模型仿真图及其分析........ 错误!未定义书签。
单极性SPWM仿真........................ 错误!未定义书签。
双极性SPWM仿真........................ 错误!未定义书签。
6.参考文献................................. 错误!未定义书签。
单相逆变器SPWM调制技术仿真的课程设计[摘要]：随着电力电子技术的不断发展，可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。
本文建立了基于MATLAB的单相桥式SPWM逆变电路的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了MATLAB仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的优点，从而为电力电子电力的数学及设计提供了有效的工具。
[关键词]：单相逆变 SPWM技术 MATLAB SIMULINK 仿真分析1.引言20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以交换和控制，生产了现在各种高效节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输等提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生活发生了巨大的变化。
但是在电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子技术各种装置的分析与大量计算，电能变换的波形分析，测量与绘图等，随着晶闸管所处状态的不同，系统的参数形式也不同，因而传统的计算机语言编程仿真程序冗长，可读性差，调试费时，大量的时间花在矩阵处理和图形的生成分析等繁琐易错的细节上，而这些工作特别适合MATLAB的使用。
MATLAB运算功能强大，计算准确又快捷；同时MATLAB提供的动态仿真工具SIMULINK可直接建立电路仿真参数，并且可以立即得到参数修改后的仿真结果，直观性强，省去了编程步骤，实体图形化模型的仿真简单，方便，能节省设计时间与降低成本。
MATLAB绘制的图形尤其准确，清晰，精美。
电力电子技术领域通常利用MATLAB中的SIMULINK其中的电气系统模块库（Power System Blockser）建立电力电子装置的简化模型并进行控制器的设计和仿真。
现如今，逆变器的应用非常广泛，在已有的各种电源中，蓄电池，、干电池、天阳能电池都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变。
另外，交流电机调速变频，感应加热电源等使用广泛的电力电子设备，都是以逆变电路为核心。
本文利用MATLAB仿真软件对单相桥式逆变SPWM电路进行仿真分析，并得出正确的仿真结果。
2.软件介绍MATLAB环境（又称MATLAB语言）是由美国New Mexico 大学的Cleve Moler 于1980年开始研究开发的，1984年由Cleve Moler 等人创立的Math Works 公司推出的第一个商业版本。
经过几十年ATLAB的发展，竞争和完善，现已成为国际公认最优秀的科技应用软件。
ATLAB语言的两个最着名特点，即其强大的矩阵运算能力和完善的图形可视化功能，使得它成为国际控制界应用最广的首选计算机工具。
在控制界，很多知名学者都能为其擅长的领域写出了工具箱，而其中很多工具箱已成为该领域的标准。
MATLAB具有对应学科极强的适应能力，很快成为应用学科计算机辅助分析，设计，仿真，教学甚至科技文字处理不可缺少的基础软件。
MATLAB命令和矩阵函数是分析和设计控制系统时经常采用的。
MATLAB具有很多预定含义的函数，供用户在求解许多不同类型的控制问题时调用。
SIMULINK是MATLAB提供的一个用来对动态系统进行建模，仿真和分析的软件包。
Simulink界面友好，他为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，用户建模通过简单的单击和拖运就能实现，使得建模就像用纸和笔来画面一样容易。
他与传统的仿真软件包相比，具有更直观，方便，灵活的优点。
SIMULINK允许用户定制和创建自己的模块。
SIMULINK模块库内资源相当丰富，基本模块库包括连续系统，离散系统非线性系统，信号与函数，输入模块，接收模块等等，使用方便。
由基本模块又形成了其他的一些专业库，使仿真起来简单快捷，尤其是其中的电气系统模块库（Power System Blockser），可以使电力电子技术的仿真变得更加容易。
在建成模型结构后，就可以启动系统仿真功能来分析系统的动态特性。
启动仿真后，SIMULINK通过鼠标操作就可以实现在线修改参数，改变仿真算法，暂停/继续或停止仿真，不需要其他的复杂操作。
3.电力电子电路的仿真实验系统设计实验软件中提供了典型电力电子电路（如整流电路、触发电路、有源逆变电路、交流变换电路、直流斩波电路等）的数学模型，可供实验使用，同时也可以自己设计模型完成不同功能的实验任务。
实验系统总体设计电力电子电路的Simulink仿真流程如下：数学建模阶段——模型转换阶段——运行仿真阶段——分析仿真结果数学建模阶段：将实际对象的动态特性用微分方程、传递函数、状态方程或结构图等方式描述出来。
模型转换阶段：在Matlab环境下选择仿真算法将数学模型转化成能被计算机接受的离散化模型，即仿真模型。
建立模型后，设定每个模块参数。
运行仿真阶段：在Simulink环境下设置仿真参数，包括仿真时间，仿真步长，误差值等，采取快速仿真算法，既能达到实时仿真的目的，又能满足一定的精度要求。
分析仿真结果：使用Scopes可以观察仿真结果。
并且能在仿真运行过程中随时改变参数，观察变化情况。
电力电子电路Simulink仿真，具有以下特点电力电子电路实验系统的Simulink仿真，具有以下特点：（1）仿真研究方法简单、灵活、多样。
该仿真实验在仿真时还可以任意参数调整，体现了仿真研究和数学的方便性和灵活性（2）仿真结果直观。
通过仿真研究可以得到有关系统设计的大量、充分而且直观的曲线与数据，方便对系统进行分析、改进。
4.单相逆变器SPWM调制技术的仿真单相逆变器SPWM调制电路的基本结构图单相桥式逆变器有四个带反并联续流二极管的IGBT组成，分别为VT1~VT4，直流侧由两个串联电容，他们共同提供直流电压Ud，负载为阻感负载，调制电路分别由单相交流正弦调制波形和三角载波组成，其中三角载波和正弦调制波的幅值和频率之比分别被称为调制度和载波频率，这是SPWM调制中的两个重要参数。
三角载波和正弦调制波相互调制产生四路脉冲信号分别给六个IGBT提供触发信号。
图1单相桥式SPWM型逆变电路单相逆变器SPWM调制电路的工作原理4.2.1 逆变器SPWM调制原理PWM控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。
