單雙極性SPWM單相橋電壓型逆變電路課程設計單極性

單雙極性SPWM單相橋電壓型逆變電路課程設計單極性單極性PWM控制方式調制信號ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在ur的負半周為負極性的三角波。在ur的正半周，V1保持通態，V2保持斷態。當ur>uc時使V4導通，V3關斷，uo=Udo當ur<uc時使V4關斷，V3導通，uo=0。在ur的負半周，V1保持斷態，V2保持通態。當ur<uc時使V3導通，V4關斷uo=-Ud。當ur>uc時使V3關斷，V4導通，uo=0。主電路在每個開關周期內輸出電壓在正和零（或負和零）間跳變，正、負兩種電平不會同時出現在一個開關周期內，故稱為單極性SPWMo七、單極性SPWM調制分析載波比和調制深度的定義與雙極性SPWM相同。它不適于半橋電路，而雙極性SPWM在半橋、全橋電路中都可以使用。與雙極性SPWM相同，在m<=1和fc〉〉f的條件下，單極性SPWM逆變電路輸出的基波電壓u1的幅值U1m滿足如下關系：U1m=mUd即輸出電壓的基波幅值隨調制深度m線性變化，故其直流電壓利用率與雙極性時也相同。就基波性能而言，單極性SPWM和雙極性SPWM完全一致，但在線性調制情況下它的諧波性能優于雙極性調制：開關次整數倍諧波消除，值得考慮的最低次諧波幅值較雙極性調制時小得多，所需濾波器也較小。八、建立單極性SPWM仿真模型單極性SPWM觸發信號產生圖：為［101］。對脈沖電路進行封裝：觸發電路中三角載波(Triangle)參數設置：“TimeValue”為［01/fc/21/fc］，“OutputValue”單極性SPWM主電路：觸發電路參數設置：Ud=300v，R=1歐，L=2mH九、進行單極性SPWM仿真1、仿真時間設為0.06鍵入MATLAB語言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,2)仿真結果如下：單極性SPWM單相逆變器m=0.8，N=15時的仿真波形圖仿真結果分析:輸出電壓為單極性SPWM型電壓，脈沖寬度符合正弦變化規律。直流電流同樣含有直流分量，2倍基頻的交流分量以及與開關頻率有關的更高次諧波分量。但負載電流以開關頻率向直流電與回饋的情況較雙極性調制時大大減少，因此直流電流的開關次諧波大大小于雙極性情況。由圖可知：基波幅值為238.7，與式U1m=mUd的理論值接近。即輸出電壓的基波幅值隨調制深度m線性變化，故其直流電壓利用率與雙極性時也相同。諧波分布較雙極性情況有明顯不同，不在含有開關次即15次諧波，14和16次諧波為基波的39.6%左右。值得考慮的最低次諧波12次，其幅值為基波的17.55%。可見值得考慮的最低次諧波幅值較雙極性調制時小，所需濾波器也較小。最高分析頻率為3.5KHz時的THD達到72.92%。負載上交流電流的THD為8.06%。可見，在線性調制情況下單極性調制時的諧波性能優于雙極性SPWM調制。2、將調制深度設為0.95。鍵入MATLAB語言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,3)仿真結果如下：單極性SPWM單相逆變器m=0.95，N=15時的仿真波形圖仿真波形分析：交流電壓的中心部分加寬。對輸出的交流電壓進行FFT分析，可得頻譜圖：由圖可知：基波幅值增加到283.5V。輸出電壓中依然不含15次諧波，但12次諧波有所增加，為基波的20.71%；14和16次諧波有所降低，為基波的23.45%。交流電壓THD降為54.15%。交流電流的THD也降到5.95%。對輸出的交流電流進行FFT分析，可得頻譜圖:3、將載波頻率設為1050Hz，即N=21。鍵入MATLAB語言命令：〉〉ubplot(4,1,1)〉〉ubplot(4,1,3)仿真結果如下：單極性SPWM單相逆變器m=0.95,N=21時的仿真波形圖對輸出的交流電壓進行FFT分析，可得頻譜圖：由圖可知：SPWM逆變器的諧波特性也與載波特性有著密切關系。值得考慮的最低次諧波增加到18次，其幅值為基波的20.62%，但較雙極性調制時小。開關次整數倍諧波消除，不含21次諧波。20和22次諧波為基波的23%左右。同雙極性SPWM一樣，載波比越高，最低次諧波離基波便越遠。交流電壓的THD減為51.42%，交流電流的THD只有4.13%，其正弦度更好。同雙極性SPWM一樣，若進一步提高載波頻率，則負載電流更加接近于正弦波形。對輸出的交流電流進行FFT分析，可得頻譜圖：十、總結PWM控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術，即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)°PWM控制技術在逆變電路中的應用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，現在大量應用的逆變電路中，絕大部分都是PWM型逆變電路。采用正弦調制（SPWM）的的單相全橋逆變電路，當載波頻率遠高于輸出電壓基頻且調制深度m<=1時，可知基波電壓U1的幅值滿足關系：U1m二mUd。它表明在m<=1和fc>>f的條件下，SPWM逆變器輸出電壓的基波幅值隨調制深度m線性變化。因此，通過控制調制信號，可方便地調節逆變器輸出電壓的頻率和幅值。在線性調制區內，m=1時輸出電壓的基波幅值達到最大，即Ud。與單相方波逆變器相比，SPWM逆變器的直流利用率只有其0.7854倍。SPWM逆變電路可以使輸出電壓、電流較方波逆變電路跟接近正弦波，但由于使用了載波對正弦信號波調制，會產生和載波有關的諧波分量。這些諧波分量的頻率和幅值是衡量PWM逆變電路性能的重要指標之一。單相橋式雙極性SPWM逆變電路所包含的諧波角頻率為nckr式中，n=1,3,5,時，k=0,2,4,；n=2,4,6,時，k=1,3,5,其SPWM波中不含有低次諧波，只含有角頻率為wc及其附近的諧波，以及2wc、3wc等及其附近的諧波。幅值最高影響最大的是角頻率為wc的諧波分量。隨調制深度的增加，其幅值的相對值逐漸減小。輸出電壓中最靠近基頻的低次諧波是n=1時的下邊帶，由于這一邊帶衰減很快，值得考慮的低次諧波大致在N—2次。可見，載波比越高，最低次諧波離基波便越遠，也就越容易進行濾波，故提高載波比將有效改善輸出電壓的質量。單極性SPWM不適于半橋電路，而雙極性SPWM在半橋、全橋電路中都可以使用。與雙極性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的條件下，單極性SPWM逆變電路輸出的基波電壓u1的幅值U1m滿足關系：U1m=mUd。即輸出電壓的基波幅值隨調制深度m線性變化，故其直流電壓利用率與雙極性時也相同。就基波性能而言，單極性SPWM和雙極性SP