单相逆变器SPWM调制技术的仿真--华东交通大学

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1、课程设计(论文)任务书 电气学院电气学院 学院08 电力牵引电力牵引 专业 二二 班 一、课程设计(论文)题目单相逆变器单相逆变器 SPWM 调制技术的仿真调制技术的仿真 二、课程设计(论文)工作自 20112011 年 6 6 月 2020 日起至 20092009 年 6 6 月 2525 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 SP

2、WM 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课程设计的任务及要求 1）基本要求：）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

3、 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：）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）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：）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：）参考文献： 1 刘凤君. 现代逆变技术及应用M.

4、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，2009.5 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）课程设计进度安排 内容内容 天数天数地点地点 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：

5、2011 年 6 月 25 日 课程设计课程设计( (论文论文) )评审意见评审意见 （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

6、般（） 、差（） ； 评阅人： 职称： 年 月 日 目录目录 1.引言.2 2.软件介绍.3 3.电力电子电路的仿真实验系统设计.4 3.1 实验系统总体设计 .4 3.2 电力电子电路 SIMULINK仿真，具有以下特点 .4 4.单相逆变器 SPWM 调制技术的仿真.5 4.1 单相逆变器 SPWM 调制电路的基本结构图.5 4.2 单相逆变器 SPWM 调制电路的工作原理.5 4.2.1 逆变器 SPWM 调制原理 .5 4.2.2 SPWM 控制方式.7 4.3 单相逆变器 SPWM 调制电路的 SIMULINK模型 .9 4.3.1 单极性 SPWM 仿真的模型图 .9 4.3.1

7、单极性 SPWM 仿真的模型图 .10 4.4 模型参数的设定模型仿真图及其分析.11 4.3.1 单极性 SPWM 仿真 .11 4.3.2 双极性 SPWM 仿真 .16 5.结束语.21 6.参考文献.22 单相逆变器单相逆变器 SPWMSPWM 调制技术仿真的课程设计调制技术仿真的课程设计 摘要摘要 ： 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

8、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。 关键词关键词 ： 单相逆变 SPWM 技术 MATLAB SIMULINK 仿真 分析 1.引言引言 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

9、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

10、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 Work

11、s 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 语言的两个最著名特点，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

12、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 Sys

13、tem 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。 3.13.1 实验系统总体设计实验系统总体设计 电力电子电路的 Simulink 仿真流程如下

14、： 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。 3.23.2 电力电子电路电力电子电路 SimulinkSimulink 仿真，具有以下特点仿真，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.单相逆变器单相逆变器 SPWM 调制技术的仿真调制技术的仿真 4.14.1 单相逆变器单相逆