单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真

单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：计算机仿真实验报告专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班姓名：江流在班编号：26指导老师：叶满园实验日期：2014年5月15日一、实验名称：单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真二、目的及要求了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。

三、实验原理1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当Ur<U c时使V4断，V3通，U0=0。

Ur负半周，V1保持断，V2保持通，当Ur<cu时使V3通，V4断，U0=-U d，当Ur>Uc时使V3断，V4通，U0=0。

输出电压波形四、实验步骤及电路图1、建立MATLAB仿真模型。

以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：2、参数设置本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。

设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。

直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。

五、实验结果与分析1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：2、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/21s时的仿真结果：根据仿真结果和面积等效原理可知，模拟电路成功的实现了将直流逆变成交流。

H桥逆变器S P W M M A T L A B仿真文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]MATLAB仿真技术大作业题目：H桥逆变器SPWM仿真单相逆变器（H桥）。

直流电压500V，使用直流电压源模块；逆变器用Universal Bridge模块，器件选IGBT。

负载用阻感串联负载，电阻1，电感15mH。

使用三角波作为载波，载波频率750Hz，调制度，基波频率50Hz。

仿真时间秒，使用ode23tb求解器。

本次仿真关注稳态时的情况。

分析谐波成分时，取秒之后的2个工频周期的波形进行分析，基波频率50Hz，最大频率3500Hz。

1、双极性SPWM仿真采用双极性SPWM，完成以下内容：(1)在同一副图中，画出载波与调制波的波形；(2)记录逆变器的输出电压（即负载两端的电压）波形，采用Powergui模块中FFT Analysis子模块进行谐波分析，（3）(a)分析基波电压是否与理论公式相符；基本相符，理论值为500*=400，实际值，相对误差%(b) 分析电压谐波成分，并给出结论；谐波集中在载波频率（750hz）及其整数倍附近(3)记录负载电流的波形，并进行谐波分析。

谐波分析负载电流谐波成分与电压基本一致。

2、单极性SPWM仿真采用单极性SPWM，重复上述仿真，即，完成以下内容：(1)在同一副图中，画出载波与调制波的波形；(2) 记录逆变器的输出电压（即负载两端的电压）波形，采用Powergui模块中FFT Analysis子模块进行谐波分析，谐波分析(a) 分析基波电压是否与理论公式相符；基本相符(b) 分析电压谐波成分，并给出结论；谐波分别很散，与理论不符(3)记录负载电流的波形，并进行谐波分析。

(4)对比分析单极性SPWM，双极性SPWM输出电压谐波成分的特点，在相同LC 滤波器参数时，其负载电流THD的情况。

单极性谐波应该少，实际仿真结果反而多3、级联H桥逆变器仿真两个H桥级联，每个桥的逆变器参数都与前面的相同。

毕业设计（论文）基于Matlab的单相电压型PWM整流电路仿真与设计摘要现代工业中，很多场合需要进行电能变换,例如把直流电能变为交流电能,交流电能变为直流电能。

直流电能变为交流电能由逆变器实现,交流电能变为直流电能由整流器实现。

随着整流器的广泛应用，关于传统整流器的一些问题也日益突出，输入功率因数较低，输入电流含有大量谐波。

针对传统的不控整流和相控整流中存在的谐波污染问题，采用直接电流控制中的双环控制策略，设计了单相全桥电压型PWM整流器的控制系统。

建立了系统的SIMULINK模型并进行了仿真。

仿真结果表明：该控制系统结构设计合理,参数选取适当，能实现有效控制。

详细分析单相电压型PWM整流电路的工作原理和工作模式。

说明通过对PWM电路进行控制，选择合适的工作模式和工作时序，可使PWM整流电路的输出直流电压得到有效的稳定。

近年来PWM整流器迅速成为了研究热点，因为它不仅获得了可控的AC/DC变换性能，而且具有输入单位功率因数和低谐波电流,能量双向传输等优点。

关键词：单相电压型；PWM整流；功率因数；Matlab仿真The single-phase voltage source PWM rectifier circuit based onMatlab simulation and designAbstractIn modern industry, we need for power conversion on many occasions, for example, the exchange of AC power into DC power and DC power into AC power.AC power can be transferred into DC power by using the rectifier and DC power can be transferred into AC power by using the inverter. Since the rectifiers are extensively used, several problems with regard to traditional rectifiers have arisen in recent years, such as a low input power factor,and the harmonics in the input currents.In order to eliminate the harmonic pollution caused by the traditional phase controlled or uncontrolled rectifiers, a single-phase full-bridge voltage-type rectifier has been designed in which the 2-ring control PWM technique of directly current-controlled strategies is adopted.And the SIMULENK model has been built to simulate this system. The result thus indicates that the control system is of logical configuration and proper parameter.The theory and working modes about single-phase voltage source PWM rectifier are elaborately analysed in this paper,which illust rate that the voltage in DC side can be effectively stabilized with PWM control by selecting burst mode and time.Therefore, pulse-width modulated rectifiers have rapidly attracted the research interest over the past few years due to some of their significant advantages, such as controllable of AC-DC voltage, unity power factor, low harmonic distortion of input currents, power regeneration capability, etc.Keywords：single-phase voltage type；PWM Rectifier；The power factor；Matlab Simulation.目录引言 (V)第1章概述............................................................................................................- 1 -1.1本课题研究的意义 .............................................................................................- 2 -1.2国内外研究现状.................................................................................................- 2 -1.3本论文研究的主要工作.......................................................................................- 3 -第2章P WM控制技术.............................................................................................- 4 -2.1PWM简介..........................................................................................................- 4 -2.2PWM控制原理和应用 ........................................................................................- 4 -2.3PWM控制技术的应用 ........................................................................................- 8 - 第3章功率因数校正技术.................................................................................... - 10 -3.1功率因数校正简介 ........................................................................................... - 10 -3.2有源功率因数校正（APFC）技术.................................................................... - 17 -3.3提高功率因数的几种方法................................................................................. - 21 -3.4提高功率因数的实际意义................................................................................. - 21 -第4章Matlab仿真实验 ...................................................................................... - 22 -4.1电路的工作原理............................................................................................... - 22 -4.2实验要求......................................................................................................... - 23 -4.3Matlab仿真步骤和波形..................................................................................... - 23 -4.4主封装图以及各子系统 .................................................................................... - 28 -4.5仿真结论......................................................................................................... - 29 -结论和展望................................................................................ 错误！未定义书签。

单相正弦波PWM逆变电路仿真报告1. 仿真目的：通过对单相SPWM逆变电路不同控制方式的仿真研究，进一步理解SPWM 控制信号的产生原理，单极性、双极性控制方式的原理及不同、载波比与调制深度不同对逆变电路输出波形的影响等。

2. 仿真原理：2.1 单相桥式逆变电路图 1 所示为单相桥式逆变电路的框图，设负载为阻感负载。

在桥式逆变电路中，桥臂的上下两个开关器件轮流导通，即工作时V1 和V2 通断状态互补，V3 和V4 的通断状态互补。

下面将就单极性及双极性两种不同的控制方法进行分析。

图1 单相桥式PWM逆变电路2.2 不同控制方式原理2.2.1 单极性控制方式调制信号u r为正弦波，载波u c在u r的正半周为正极性的三角波，在u r的负半周为负极性的三角波。

在u r的正半周，V1保持通态，V2保持断态，在u r>u c 时使V4导通，V3关断，u0=U d; 在u r<u c时使V3导通，V4关断，u0=0; 在u r的负半周，V1保持断态，V2保持通态，在u r<u c时使V3导通，V4关断，u0=-U d; 在u r>u c时使V4导通，V3关断，u0=0。

这样就得到了SPWM波形u0。

图2 单极性PWM控制波形2.2.2 双极性控制方式采用双极性方式时，在u r的半个周期，三角波不再是单极性的，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。

在u r的一个周期，输出的PWM波只有两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。

在u r的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。

即u r>u c时，给V1和V4导通信号，给V2和V3以关断信号，如i0>0，则V1和V4通，如i0<0，则VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出电压u0=U d。

u r<u c时，给V2和V3导通信号，给V1和V4以关断信号，这时如i0<0，则V2和V3通，如i0>0，则VD2和VD3通,不管哪种情况都是输出电压u0=-U d。

摘要逆变器是将原来的直流电转换成所需交流电的一种装置，其应用范围十分广泛，而随着高频逆变技术的发展，逆变器性能和逆变技术的应用都进入了崭新的发展阶段。

作为逆变装置中最为简单的一种，单相电压型逆变器也在电力电子领域发挥着极其重要的作用。

本课程设计简单地介绍了当前逆变技术的应用，分析了单相逆变器的结构和工作原理，讨论了用PWM 调制技术实现逆变的方法。

构建了基于开关模型的单相电压型逆变电路的单极性和双极性SPWM调制，以及电流跟踪逆变电路和双环控制逆变电路，并进行了MATLAB/SIMULINK的仿真，对仿真结果进行了分析，并得出相关结论。

关键词：逆变器；PWM调制；MATLAB/SIMULINK仿真目录第1章单相逆变电路 (1)1.1 概述 (1)1.2 逆变技术的应用 (1)1.3 单相逆变电路 (2)1.3.1 单相电压型逆变结构及工作原理 (2)1.3.2单相电流型逆变结构及工作原理 (4)1.3.3单相电流型和单相电压型的比较 (5)第2章PWM调制技术 (7)2.1 概述 (7)2.2 PWM调制基本原理 (7)2.3 PWM调制的实现 (8)2.3.1 载波比和调制深度 (9)2.3.2 开关频率和开关损耗 (9)2.3.3 调制方式 (10)2.3.4 采样方式 (10)2.3.5控制方式 (12)2.4 逆变电路的PWM控制技术 (12)第3章基于MATLAB仿真及建模 (14)3.1 单相电压型逆变电路双极性SPWM仿真 (14)3.2 单相电压型逆变电路单极性SPWM仿真 (15)3.3 单相跟踪控制逆变器仿真 (17)3.4 单相全桥逆变电路仿真 (19)3.5 仿真结果分析 (23)总结 (24)参考文献 (25)第1章单相逆变电路1.1 概述所谓“逆变”就是将直流电能变换成交流电能，逆变技术作为现代电力电子技术的重要组成部分，正成为电力电子技术中发展最为活跃的领域之一，其应用极其广泛。

基于Matlab的单相双极性spwm 逆变电路仿真报告单相双极性SPWM桥式逆变电路实验报告学院：电气与电子工程班级：xxxxx 姓名：xx一、理论介绍SPWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的PWM型逆变电路技术。

对SPWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和SPWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK 模块对电路进行了仿真，给出了最终仿真波形。

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同. （此处采用等面积法）SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.二、主电路设计分析根据设计要求，采用单相全桥PWM逆变电路，工作方式为单极性PWM方式，开关器件选用IGBT，直流电源电压为200V,电阻电感负载。

设计主电路图如图一所示。

图一单相桥式PWM逆变电路分析：a、主电路采用IGBT作为开关器件的单相桥式电压型逆变电路。

采用负载为阻感负载，工作时V1和V2的通断状态互补，V3和V4的通断状态也互补。

在输出电压u0的正半周，让V1保持通态，V2保持断态，V3和V4交替通断。

当uco>utri，且-uco<utri ，触发VTA+和VTB-导通，输入电源Ud经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，uo=-Ud，电流上升；当uco<utri，使VTA+断开，触发VTA-，但由于是感性负载，电流不能突变，因此负载电流经VDA-和VTB-续流，使VTA-不能导通，uo=0，同时电流下降；当uco>utri，且-uco<utri ，触发VTA+和VTB-导通，输入电源Ud经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，uo=-Ud，电流上升；当-uco>utri，使VTB-断开，触发VTB+，由于是感性负载，电流不能突变，因此负载电流经VTA+和VDB+续流，使VTB+不能导通，uo=0，同时电流下降；直至下一个周期触发VTA+和VTB-导通。

PWM逆变器MATLAB仿真1设计方案的选择与论证从题目的要求可知，输入电压为110V直流电，而输出是有效值为220V的交流电，所以这里涉及到一个升压的问题，基于此有两种设计思路第一种是进行DC-DC升压变换再进行逆变，另一种是先进行逆变再进行升压。

除此之外，要得到正弦交流电压还要考虑滤波等问题，所以这两种方案的设计框图分别如下图所示：图1-1方案一：先升压再逆变图1-2方案二：先逆变，再升压方案选择：方案一：采用DC-DC升压斩波电路其可靠性高、响应速度、噪声性能好，效率高，但不适用于升压倍率较高的场合，另外升压斩波电路在初期会产生超调趋势(这一点将在后文予以讨论)，在与后面的逆变电路相连时必须予以考虑，我们可以采用附加控制策略的办法来减小超调量同时达到较短的调节时间，但这将增加逆变器的复杂度和设计成本。

方案二：采用变压器对逆变电路输出的交流电进行升压，这种方法效率一般可达90%以上、可靠性较高、抗输出短路的能力较强，但响应速度较慢，体积大，波形畸变较重。

从以上的分析可以看出两种方案有各自的优缺点，但由于方案二设计较为简便，因此本论文选择方案二作为最终的设计方案，但对于方案一的相关内容也会在后文予以讨论。

2逆变主电路设计2.1逆变电路原理及相关概念逆变与整流是相对应的，把直流电变为交流电的过程称为逆变。

根据交流侧是否与交流电网相连可将逆变电路分为有源逆变和无源逆变，在不加说明时，逆变一般指无源逆变，本论文针对的就是无源逆变的情况；根据直流侧是恒流源还是恒压源又将逆变电路分为电压型逆变电路和电流型逆变电路，电压型逆变电路输出电压的波形为方波而电流型逆变电路输出电流波形为方波，由于题目要求对输出电压进行调节，所以本论文只讨论电压型逆变电路；根据输出电压电流的相数又将逆变电路分为单相逆变电路和三相逆变电路，由于题目要求输出单相交流电，所以本论文将只讨论单相逆变电路。

2.2逆变电路的方案论证及选择从上面的讨论可以看出本论文主要讨论单相电压型无源逆变电路，电压型逆变电路的特点除了前文所提及的之外，还有一个特点即开关器件普遍选择全控型器件如IGBT，电力MOSFET等，有三种方案可供选择，下面分别予以讨论：方案一：半桥逆变电路，如下图所示，其特点是有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。

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。

第一某些：单相电压型全桥逆变电路一、逆变电路(纯电阻负载)1、正常逆变电路负载串联电感并联电容后仿真成果：电感0.1H，电容0.07C。

2、移向逆变电路触发电平波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4触发电压，幅值为4v。

器件IGBT输出波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4输出电压与电流波形：（紫色为电压12v，黄色为电流2A）负载输出波形图：从上到下依次为输出电压波形（最大值为12V），输出电流（最大值为2A）。

10v1.7A负载串联电感并联电容之后仿真成果：第二某些：PWM波形发生器正弦波调制波频率决定了逆变器输出交流电压、电流频率。

为了产生频率为50HZ电压电流，将正弦波、三角波参数设立如下：一、单极性调制正弦波幅值范畴为[-3 3]，三角波幅值范畴为[0 4]，信号波范畴为[0 3] 下面各图依次为半个、一种、两个周期SPW波形图二、双极性控制方式第三某些：PWM技术在单相全桥逆变电路中应用下图依次为VT1、VT4与VT2、VT3不同周期时波形图。

一、纯电阻下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-1.7 1.7]，电压幅值范畴为[-10 10]二、负载与电感串联然后再与电容并联，在电感、电容滤波作用下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-0.8 0.8]，电压幅值范畴为[-10 10]参照文献[1]中北大学电子设计课程设计阐明书. 中北大学.[2]黄忠霖黄京. 电力电子技术MATLAB实践. 北京：国防工业出版社. .1.[3]单相SPWM逆变电源仿真设计. 黄朝飞.[4]广西大学毕业设计.。

单相正弦波PWM逆变电路仿真报告1.仿真目的：通过对单相SPWM逆变电路不同控制方式的仿真研究，进一步理解SPWM 控制信号的产生原理，单极性、双极性控制方式的原理及不同、载波比与调制深度不同对逆变电路输出波形的影响等。

2.仿真原理:2.1单相桥式逆变电路图1所示为单相桥式逆变电路的框图，设负载为阻感负载。

在桥式逆变电路中，桥臂的上下两个开关器件轮流导通，即工作时V1和V2通断状态互补,V3和V4的通断状态互补。

下面将就单极性及双极性两种不同的控制方法进行分析。

图1单相桥式PWM逆变电路2.2不同控制方式原理2.2.1单极性控制方式调制信号山为正弦波，载波U c在山的正半周为正极性的三角波，在山的负半周为负极性的三角波。

在U r的正半周,V1保持通态，V2保持断态，在U r>U c 时使V4导通，V3关断，U0=U d；在U r<U c时使V3导通，V4关断，U0=0；在U r的负半周，V1保持断态，V2保持通态，在U r<U c时使V3导通，V4关断，U0=-U d；在U r>U c时使V4导通，V3关断，U0=0。

这样就得到了SPWM波形U0o图2单极性PWM控制波形2.2.2双极性控制方式采用双极性方式时，在U r的半个周期内，三角波不再是单极性的，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。

在U r的一个周期内，输出的PWM波只有土?？两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。

在U r的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。

即U r>U c时，给V1和V4导通信号，给V2和V3以关断信号，如i0>0,那么V1和V4通，如i0<0,那么VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出电压U0=U d。

U r<U c 时，给V2和V3导通信号，给V1和V4以关断信号，这时如i0<0,那么V2和V3通，如i0>0,那么VD2和VD3通,不管哪种情况都是输出电压U0=-U d。

MATLAB仿真技术大作业题目：H桥逆变器SPWM仿真单相逆变器（H桥）。

直流电压500V，使用直流电压源模块；逆变器用Universal Bridge 模块，器件选IGBT。

负载用阻感串联负载，电阻1 ，电感15mH。

使用三角波作为载波，载波频率750Hz，调制度0.8，基波频率50Hz。

仿真时间0.2秒，使用ode23tb求解器。

本次仿真关注稳态时的情况。

分析谐波成分时，取0.1秒之后的2个工频周期的波形进行分析，基波频率50Hz，最大频率3500Hz。

1、双极性SPWM仿真采用双极性SPWM，完成以下内容：(1)在同一副图中，画出载波与调制波的波形；(2)记录逆变器的输出电压（即负载两端的电压）波形，采用Powergui模块中FFT Analysis 子模块进行谐波分析，（3）(a)分析基波电压是否与理论公式相符；基本相符，理论值为500*0.8=400，实际值400.3，相对误差0.75%(b) 分析电压谐波成分，并给出结论；谐波集中在载波频率（750hz）及其整数倍附近(3)记录负载电流的波形，并进行谐波分析。

谐波分析负载电流谐波成分与电压基本一致。

2、单极性SPWM仿真采用单极性SPWM，重复上述仿真，即，完成以下内容：(1)在同一副图中，画出载波与调制波的波形；(2)记录逆变器的输出电压（即负载两端的电压）波形，采用Powergui模块中FFT Analysis 子模块进行谐波分析，谐波分析(a) 分析基波电压是否与理论公式相符；基本相符(b) 分析电压谐波成分，并给出结论；谐波分别很散，与理论不符(3)记录负载电流的波形，并进行谐波分析。

(4)对比分析单极性SPWM，双极性SPWM输出电压谐波成分的特点，在相同LC滤波器参数时，其负载电流THD的情况。

单极性谐波应该少，实际仿真结果反而多？3、级联H桥逆变器仿真两个H桥级联，每个桥的逆变器参数都与前面的相同。

负载为阻感串联负载，电阻1 ，电感15mH。

单相逆变器SPWM调制技术的仿真课程设计(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=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、参考文献等目录1.引言.......................................... - 8 -2.软件介绍...................................... - 9 -3.电力电子电路的仿真实验系统设计 ............... - 10 - 3.1实验系统总体设计 (10)3.2电力电子电路S IMULINK仿真，具有以下特点 (11)4.单相逆变器SPWM调制技术的仿真 ................ - 11 - 4.1单相逆变器SPWM调制电路的基本结构图.. (11)4.2单相逆变器SPWM调制电路的工作原理 (12)4.2.1 逆变器SPWM调制原理................... - 12 -4.2.2 SPWM控制方式......................... - 14 -4.3单相逆变器SPWM调制电路的S IMULINK模型. (16)4.3.1 单极性SPWM仿真的模型图................ - 16 -4.3.1 单极性SPWM仿真的模型图................ - 18 -4.4模型参数的设定模型仿真图及其分析.. (20)4.3.1 单极性SPWM仿真 ....................... - 20 -4.3.2 双极性SPWM仿真 ....................... - 26 -5.结束语....................................... - 34 -6.参考文献..................................... - 35 -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。

单相正弦波PWM 逆变电路仿真报告1. 仿真目的：通过对单相SPWM 逆变电路不同控制方式的仿真研究，进一步理解SPWM 控制信号的产生原理，单极性、双极性控制方式的原理及不同、载波比与调制深 度不同对逆变电路输出波形的影响等。

2. 仿真原理： 2.1单相桥式逆变电路图1所示为单相桥式逆变电路的框图，设负载为阻感负载。

在桥式逆变电 路中，桥臂的上下两个开关器件轮流导通，即工作时V1和V2通断状态互补,V3和V4的通断状态互补。

下面将就单极性及双极性两种不同的控制方法进行 分析。

图1单相桥式PWM 逆变电路2.2不同控制方式原理 2.2.1单极性控制方式调制信号U r 为正弦波，载波U c 在U r 的正半周为正极性的三角波，在 U r 的 负半周为负极性的三角波。

在U r 的正半周，V1保持通态，V2保持断态，在u r >u c时使V4导通，V3关断，u o =U d ；在u r <u c 时使V3导通，V4关断，u o =O;在 U r 的负半ND"2壬VD 】4调制:--—*我沖 ------------ ・周，V1保持断态，V2保持通态，在U r VU c时使V3导通，V4关断，U O=-U d；在U r>u c时使V4导通，V3关断，U0=0。

这样就得到了 SPWM波形U0 0图2单极性PWM控制波形2.2.2双极性控制方式采用双极性方式时，在U r的半个周期内，三角波不再是单极性的，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。

在U r的一个周期内，输出的PWM波只有土？两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。

在U r的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。

即U r>U c时，给V1和V4导通信号，给V2和V3以关断信号，如i o>O，则V1和V4通，如i o<O，则VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出电压U O=U d0 U r<U c 时，给V2和V3导通信号，给V1和V4以关断信号，这时如i O<O，则V2和V3通，女口 i O>O，则VD2和VD3通,不管哪种情况都是输出电压u o=-U||||H||图3双极性PWM控制波形3. 仿真过程：3.1仿真主电路模型：仿真模型如图4所示，其中的PWM模块为根据不同控制方式自定义的子系统封装模块，设置该模块的参数为m （调制深度）、f （调制波频率）、fc （载波频率），方便仿真时快捷调整调制深度及载波比，来观察不同参数对逆变电路输出的影响。

单相逆变电源Matlab仿真研究LT任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：自动化学院题目: 单相逆变电源Matlab仿真研究初始条件：输入直流电压：100V。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、输出220V单相交流电。

2、建立单相逆变器Matlab仿真模型。

3、进行仿真实验，得到单相交流电波形。

时间安排：课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。

第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。

第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。

约占总时间的40%。

第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要 (1)ABSTRACT (2)1设计意义及要求 (3)1.1设计意义 (3)1.2设计要求 (3)2方案设计 (4)2.1设计思路 (4)2.2 方案设计 (4)3部分电路设计 (5)3.1单相桥式PWM逆变电路 (5)3.1.1SPWM逆变器的工作原理 (5)3.1.2单相桥式PWM逆变电路 (6)3.2 升压变压电路 (7)3.3 滤波电路 (8)4 仿真建模 (8)4．1 Simulink仿真环境 (9)4.2 单相桥式逆变电路仿真建模 (10)4.3 逆变电源仿真建模 (11)5 仿真实现 (12)5.1 单相逆变电路仿真实现 (12)5.2 逆变电源仿真实现 (13)6 心得体会 (14)参考文献 (15)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。

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。

摘要在本设计中，首先，针对课设题目要求，进行了系统的总体方案选择，以与各功能模块的方案论证和选择。

选择通过升压斩波电路将输入直流电压升高，再利用全桥逆变方式将直流电转换成50HZ的交流电，控制部分采用PWM斩波控制技术。

接着，对各功能模块进行了详细的原理分析和电路设计，同时也对可能出现的直流不平衡等问题进行了考虑。

并最终通过MATLAB来实现PWM逆变器的仿真，并进行结果分析，得出系统参数对输出的影响规律。

经过理论分析设计以与MATLAB仿真两种方式，证明了本系统可以很好地实现将输入110V直流转换成220V、50HZ单相交流电的设计要求，另外本设计也按设计要求采用了PWM斩波控制技术。

关键词：逆变；PWM控制；MATLAB仿真；DC-DC；目录1.设计方案的论证与选择11.1总体设计思路11.2 DC-DC方案论证与选择11.3逆变主电路的方案论证与选择21.4 逆变器控制方法的论证与选择32.设计原理与实现方法42.1 升压斩波电路的设计42.2 全桥式逆变电路的设计52.3 PWM控制技术与SPWM波的生成62.3.1 PWM控制的基本原理72.3.2 SPWM法的基本原理82.3.3 规则采样法82.3.4单极性和双极性PWM控制逆变电路分析93.MATLAB仿真与结论分析123.1升压环节的建模与仿真123.2 制作并生成SPWM波形133.3 逆变环节的建模与仿真（一）153.4 逆变环节的建模与仿真（二）173.4.1载波频率与输出电压频率改变对波形的影响183.4.2 改变负载对输出的影响214.收获与体会255.参考文献25PWM逆变器Matlab仿真1.设计方案的论证与选择1.1总体设计思路由于要求的输出为220V,50HZ单相交流电，而输入却是只有110V的直流电压，所以仅仅由逆变环节不能实现，而应该有升压环节。

方案一：有工频变压器的逆变电源。

逆变电路将110V输入电压逆变成有效值基本不变的频率为50HZ的交流电，再由工频变压器升压得到220V交流电压。

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SPWM 调制。

1双极性单相SPWM 原理SPWM 采用的调制波的频率为s f 的正弦波t U U s sm S ωsin =，s s f πω2=；载波c u 是幅值为cm U ，频率为c f 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SPWM 信号.当Us>Uc 时，输出电压Uo 等于Ud,当Us<Uc 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DC Voltage Source ，设置Ud =300V 。

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1Ω，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SPWM 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f π2后通sin，乘以调整深度m可获得所需的正弦调整信号。

选择过一个sin模块即tSource库中的Repeating Sequence模块产生三角载波，设置Time Values 为[0 1/fc/4 3/fc/4 1/fc]，设置Output Values 为[0 -1 1 0]，生成频率为fc的三角载波。

单相逆变器单极性和双极性SPWM 调制技术的仿真1.PWM 控制的基本原理PWM （Pulse Width Modulation ）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。

PWM 控制技术的重要理论基础是面积等效原理，即：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。

把正弦半波分成N 等分，就可以把正弦半波看成由N 个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。

如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就可得到图1所示的脉冲序列，这就是PWM 波形。

像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形，也称为SPWM 波。

图1 单极性SPWM 控制方式波形上图所示的波形称为单极性SPWM 波形，根据面积等效原理，正弦波还可等效为图2中所示的PWM 波，这种波形称为双极性SPWM 波形，而且这种方式在实际应用中更为广泛。

图2 双极性SPWM 控制方式波形2.PWM 逆变电路及其控制方法PWM 逆变电路可分为电压型和电流型两种，目前实际应用的几乎都是电压型电路，因此本节主要分析电压型逆变电路的控制方法。

要得到需要的PWM 波U d -U Oω t Ud - U d形有两种方法，分别是计算法和调制法。

根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM 波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM 波形，这种方法称为计算法。

由于计算法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。

与计算法相对应的是调制法，即把希望调制的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM 波形。

通常采用等腰三角波作为载波，在调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM 波形。

单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真计算机仿真实验报告专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班姓名：江流在班编号：26指导老师：叶满园实验日期：2014年5月15日一、实验名称：单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真二、目的及要求了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MATLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MATLAB绘图的技巧。

三、实验原理1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu 时使V4通，V3断，U0=Ud，当Ur<U c时使V4断，V3通，U0=0。

Ur负半周，V1保持断，V2保持通，当Ur<cu时使V3通，V4断，U0=-U d，当Ur>Uc时使V3断，V4通，U0=0。

输出电压波形四、实验步骤及电路图1、建立MATLAB仿真模型。

以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：2、参数设置本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t 的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。

设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。

直流电源幅值为97V，三角载波幅值为 1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。

五、实验结果与分析1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：2、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/21s时的仿真结果：根据仿真结果和面积等效原理可知，模拟电路成功的实现了将直流逆变成交流。

对比可发现，当三角载波的周期设置的越小时输出电压的作用效果越接近正弦电压的作用效果，可以推理：当三角载波的周期为无穷小时，逆变电路便输出标准的正弦波,只是电力电子开关器件的关断需要一定的时间，故实际中是做不到的。