两电平三相PWM电压逆变器MATLAB仿真分析

Three-phase Two-level PWM Converters (discrete)

两电平三相PWM电压逆变器

1、原理分析

如图1，该系统主要由两个独立的电路说明两个两电平三相的PWM电压源逆变器。

每个PWM电压源逆变器输入为一个通过三相变压器二次侧得到的交流电，变压器数据为：1kw,208V/ rms 500 var 60Hz。

电路中所有转换器属于开环控制，其中PWM发生器是属于离散模块的，这个模块可在离散控制模块库中查找。

这两个电路使用相同的直流电压(Vdc = 400V)、载波频率(1080赫兹)、调制指数(m = 0.85)与生成频率(f = 60赫兹)。

采用变压器漏电感和负载电容进行谐波滤波。

这两个电路是:

1、三相、两电平转换器(单/三桥臂，六开关器件);

2、三相、两级转换器(双/三桥臂，十二开关器件的H型结构)

图1 两电平三相PWM电压逆变器仿真图 2、参数设置

1、通用桥

图2 通用桥参数设置

如图2，参数分别为：

·Number of bridge arms：桥臂数量，可以选择1、2、3相桥臂，构成不同形式的整流器

·Snubber resistance Rs（Ohms）：缓冲电阻Rs，为消除缓冲电路，可将Rs参数设置为inf。

·Snubber capacitance Cs(F)：缓冲电容Cs，单位F，为消除缓冲电路，可将缓冲电容设置为0；为得到纯电阻，可将电容参数设置为inf。

·Resistance Ron(Ohms)：晶闸管的内电阻Ron，单位为Ω。

·Forward voltage Vf(V)：晶闸管元件的正向管压降Vf和二极管的正向管压降Vfd，单位为V。

·Measurements：测量可以选择5种形式，即None（无）、device

voltages（装置电压）、Device currents（装置电流）、UAB UBC UCA UDC（三相线电压与输出平均电压）或All voltages and currents（所有电压电流），选择之后需要通过Multimeter（万用表模块）显示。

基于dq变换的三相pwm整流器控制方案研究及仿真

基于dq变换的三相PWM整流器控制方案是一种常见的控制方案，可用于交流电源的直流化处理，具有高效、稳定的特点。本文将从几个方面进行阐述，包括dq变换、三相PWM整流器以及控制方案研究和仿真。

一、dq变换

dq变换是一种坐标转换方法，可将三相电压或电流向量在正交坐标系下进行描述。在dq坐标系下，d轴表示电磁场的方向（即磁通量最大），而q轴表示旋转方向。通过dq变换可以将三相电压或电流向量转换为dq坐标系下的两个分量，即d分量和q分量。

二、三相PWM整流器

三相PWM整流器是指将三相电源经过PWM控制后输出直流电压的电路。其基本原理是利用PWM技术控制开关管通断，将交流电源经过整流、滤波后输出稳定的直流电压。这种电路有较高的效率和稳定性，适用于各种直流电源应用场景。

三、控制方案研究和仿真

该控制方案主要分为两个模块，分别是dq变换模块和三相PWM整流器控制模块。在dq变换模块中，通过对三相交流电压进行dq变换后，得到dq坐标系下的电压信号，进而计算出电容电压和电流的dq值。在三相PWM整流器控制模块中，将dq坐标系下的电容电压和电流的dq值进行计算，得到相应的PWM控制信号，控制开关管的通断，输出稳定的直流电压。

在仿真过程中，可通过MATLAB/Simulink等软件进行模拟。首先，在Simulink中建立dq变换模块和三相PWM整流器控制模块，并通过仿真器件和信号发生器等工具进行搭建。然后，通过输入交流电源的参数，进行仿真运行，得到输出的直流电压波形图以及电容电压、电流的dq坐标系下的波形图。在仿真过程中可对控制参数进行调整，以达到更好的控制效果。

综上，基于dq变换的三相PWM整流器控制方案可以实现对交流电源的直流化处理，具有高效、稳定的特点。在实际应用中，需要根据实际场景进行参数调整和控制模型优化，以达到更好的控制效果。

三电平SVPWM算法研究及仿真

三电平SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种常见的电力电子转换技术，用于控制三相逆变器或变频器输出的电压波形。本文将着重研究三电平SVPWM算法，并进行仿真评估。

首先，我们来介绍三电平SVPWM算法的原理。它基于矢量控制（Vector Control）理论，通过在三相逆变器的输出电压空间矢量图上选择合适的电压矢量，以实现所需的输出电压。

1.获取输入信号：通过采样电网电压和电网电流，获取输入信号的相位和幅值。

2.电网电压矢量合成：将电网电压坐标变换到α-β坐标系，然后将三相电压矢量转换为α-β坐标系下的矢量。

3. 电机电流转换：通过坐标变换将α-β坐标系下的矢量转换为dq坐标系下的矢量，其中d轴是电机电流的直流分量，q轴是电机电流的交流分量。

4. 电机电流控制：通过PI控制器对dq坐标系下的电机电流进行控制，以实现所需的电机电流。

5.电网电压生成：通过逆变器控制器生成电网输出电压的矢量。

6.SVM模块选择：根据电网电压矢量在α-β坐标系下的位置，选择合适的SVM模块进行控制。

7.输出PWM波形：根据选择的SVM模块，将PWM波形通过逆变器输出到电网上。 接下来，我们将进行三电平SVPWM的仿真评估。仿真环境可以使用Matlab/Simulink或者PSCAD等软件。

首先，我们需要建立三电平逆变器的模型，包括电网电压、逆变器、电机等组成部分。然后，编写三电平SVPWM算法的仿真程序。

在仿真程序中，通过输入电网电压和电机负载等参数，我们可以模拟电网电压和电机电流的变化情况。然后，根据三电平SVPWM算法，计算逆变器输出的PWM波形，并将其作为输入给逆变器，从而实现对电网电压和电机电流的控制。

最后，通过仿真结果分析三电平SVPWM算法的性能，包括输出波形的失真程度、功率因数、谐波含量等。并与传统的两电平SVPWM算法进行对比，评估其性能优势。

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22日

一、实验名称：

单、三相双极性SPWM逆变电路MATLAB仿真

二、目的及要求

了解并掌握单、三相双极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MATLAB中对Simulink的使用及模块封装、参数设置等技能； 3.进一步熟悉掌握用MATLAB绘图的技巧。

三、实验原理

1.单相双极性SPWM逆变的电路原理

2、单相双极性SPWM逆变电路工作方式

单相桥式逆变电路双极性PWM控制方式：在Ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。同样在调制信号Ur和载波信号Uc的交点时刻控制器件的通断。Ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。当Ur>Uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如I0>0，V1和V4通，如I0<0，VD1和VD4通，U0=Ud 。当Ur0，VD2和VD3通，U0=-Ud 。这样就得到如下所示的双极性的SPWM波

双极性SPWM控制方式波形

3.三相双极性SPWM逆变的电路原理图

三相SPWM逆变电路

4、三相双极性SPWM逆变电路工作方式为：

四、实验步骤及电路图

1、建立单相双极性SPWM逆变电路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、单相双极性SPWM逆变电路参数设置

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，三角载波必须依次交替输出正三角波和负三角波，这可以通过让三角载波同与之周期相同的、依次交替输出1和-1的矩形波相乘实现。