基于matlab的pwm逆变器的仿真研究

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1、课程设计说明书(论文)基于MATLAB的ＰＷＭ逆变器的仿真研究学生姓名：班级学号：院、系、部：研究生院专业：电气工程指导教师：2013年12月SimulationResearchofPWMInverterBasedonMATLABBYSupervisedbyProfessorSchoolofElectricPowerEngineeringNanjingInstituteofTechnologyOctober2013基于MATLAB的ＰＷＭ逆变器的仿真研究摘要逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。这里介绍了三相桥式桥式PWM逆变电路的工

2、作原理，建立了输出电路的状态空间模型，分析了空间模型的可控性和可观测性。并采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立三相桥式双极性控制方式下PWM逆变电路的仿真模型，通过动态仿真，研究了调制深度、载波频率对输出电压、负载上电流的影响；并分析了输出电压、负载上电流的谐波特性。关键词：Matlab/Simulink；PWM逆变电路；状态空间模型SimulationResearchofPWMInverterBasedonMATLABAbstractPWMinvertercontrolcircuitplaysanimportantroal

3、inapplications.Iintroducetheworkingprincipleofthree-phasebridgePWMinvertercircuithereandestablishthestate-spacemodeloftheoutputcircuit.Iwillalsoanalyzethecontrollabilityandobservabilityofspacemodel.Ihaveestablishedthesimulation modelofPWMinvertercircuitinthreephasebridge b

4、ipolar controlmodewiththeuseofMatlab simulationtoolsimulink.ThroughdynamicsimulationIhavestudyedthemodulationdepth,thecarrierfrequencyoftheoutputvoltage,andtheloadcurrenteffects.Keywords：Matlab/Simulink;PWMinvertercircuit;state-spacemodel1.引言在电力电子技术中，把直流电变为交流电称为逆变。逆变电向交流负载

5、供电时需要逆变电路；交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分也是逆变电路。这里主要讨论双极性控制下的三相桥式逆变电路，以及其输出电路的状态空间模型的分析和建立。并应用Matlab的可视化仿真工具Simulink，对该电路进行建模，并对不同调制深度、载波频率情况下对输出电压、负载上电流进行了仿真分析，加深了PWM逆变电路的理论认识。　　本文中仿真软件采用MATALABR2013a版本。2.三相桥式PWM逆变电路的工作原理图1三相桥式PWM型逆变电路图1是三相桥式逆变电路，这种电路采用双极性控制方式。U、V和W三

6、相的PWM控制通常公用一个三角波载波，三相的调制信号、和依次相差120°。U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同，现以U为例来说明。当时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点的输出电压。当时，V4导通，V1关断，则。V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是二极管VD1(VD4)续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。、和的PWM波形都只有两种电平。3.状态空间模型图2显示了L-C输出滤波器得到的电流和电压方程。图2L-C输出滤波器得到的电流和电压方程根据基

7、尔霍夫定律，节点a、b、c可列出下列电流方程方程节点a：（1-1）节点b：（1-2）节点c：（1-3）其中，，，（1-4）由以上四式计算可得：（1-5）根据基尔霍夫定律，可列出逆变电路输出部分的电压方程：（1-6）由（1-6）式可转化为：(1-7)根据基尔霍夫定律，可以列出负载回路的电压方程：（1-8）由（1-8）可以转化成(1-9)由此可将（1-5）、（1-7）、（1-9）写成矩阵的形式：（1-10）其中，，，，L根据（1-10）我们可以建立此模型的状态空间模型：状态方程：输出方程：其中，状态向量，输入向量，输出向量系统矩阵，输入矩阵，输

8、出矩阵，直接传递矩阵D=04.系统的可控性和可观测性4.1可控性判断用可控性的秩判据来判断系统能控性，系统状态完全能控的充分必要条件是能控性矩阵满秩，即。MATLAB中的ctrb