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基于MATLAB的SPWM电压型逆变器的仿真与分析
作者：周胜兰
来源:2015年第06期电子技术与软件工程
摘要基于MATLAB软件中的Simulink和Power System Blochset，建立了以IGBT有数字开关设备PI调节器的SPWM电压逆变器的模拟模型分析了主电路和控制电路的工作原理，完成了逆变器输出特性的模拟。FFT分析工具对仿真结果进行谐波分析。
【关键词】SPWM 电压逆变器数字PI调节器
1 SPWM基本原理
SPWM调整以等腰三角波为载波，正弦波为调制波，当三角载波和正弦调制波形曲时
当线路交叉时，控制信号将在交叉处的时间点产生，用于控制功率开关设备的通断，从而获得一组相等幅值，脉宽与相应范围内正弦波曲线函数值的矩形脉冲相比。每个矩形脉冲的面积与相应坐标处的正弦波面积一致，因此这组矩形波等同于预期的矩形波。调制法称为正弦脉冲宽度调制法(SPWM)，这个序列的矩形波称为SPWM波。
2 三相SPWM电压逆变器控制系统的基本原理
该系统的功能是完成电压逆变，将直流输入电压转换为交流输出电压。由整流二极管组成的无控整流电路为三相桥式逆变器系统提供直流输入电压，SPWM实现脉宽调制，
数字PI调节器可根据实际要求实时调整逆变器的输出电压振幅，完成压力调节控制。三相桥式逆变器的输出交流电压一般含有较高的谐波LC滤波电路可以有效地过滤掉高谐波，最后通过全控制装置形成完整的三相电压逆变器。
3 三相SPWM建模和模拟电压逆变器
利用Matlab软件，在Simulink环境下的Power System模拟工具箱搭建的三相SPWM系统电路模型的电压逆变器。
系统主电路实现交流-直流-交流的转换。交流发电机输出效率25KV，频率60HZ，容量10MVA25KV/600V，50kVA的变压器降压后，通过一个由二极管构成的三相桥式不控整流电路，再经LC过滤电路过滤掉高次谐波获得的直流电压作为逆变器的输入电压，由绝缘栅双极晶体管制成 IGBT作为开关设备，载波频率为2kHZ。逆变器后的输出电压为交流电压，最后通过LC滤波电路后，为负载提供50HZ，380V供电电压。逆变器后的输出电压为交流电压，最后通过LC滤波电路后，为负载提供50HZ，380V供电电压。该电路的离散采样周期为 2μs。