三相电压型SPWM逆变器的仿真

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0机械与电子 O

S I N E&T C NO O F MA I N CE C E H L GYI OR TO N

21 0 1年

第 1期 7

三相电压型 S WM逆变器的仿真 P 胡拓字 (肥煤炭工业设计研究院安徽合

合肥

2 04 ) 3 0 1

【摘要】了缩短对大功率电子装置(逆变电源 )研制周期和减少研制费用，助计算机仿真技术，用 Maa为如的借利 tb软件中 Smun l i l k和 i P we ytm Blcst立了以 I BT(缘栅双极性晶体管)开关器件具有数字 P调压功能的 S W M电压型逆变电源仿真模型，其输出 o r s S e ohe建 G￣为 I P对 特性进行仿真，并利用傅里叶快速变换 (F )析工具对其仿真输出电压进行谐波分析。真模型分别考虑了主电路和控制器模型，为精确地 FT分仿较反映了实际情况，证了此模型和仿真方法的正确性。最后应用到三相逆变器调速系统中，真结果显示其控制效果良好，全符合实际电机验仿完 控制的要求

【键词】变器；模；真关逆建仿

0引言

他与任何一个平缓变化的调制信号波相交时，果在交点时刻对电路如

中开关器件的通断进行控制时，可以得到宽度正比于信号波幅值的就随着大功率全控型电力电子器件 ( G O、G B、 S E、G T如 T I 2 T MO F T I C 脉冲。符合 P这 WM控制的要求。 等 1开发成功和应用技术的不断成熟，近年来电能变换技术出现了的调制法得到的 S WM波有两种方法：极性和双极性。两者的区 P单突破性进展种新型逆变器已开始在各类直流电源 P交流电机各 U S、别在于三角载波的不同的是一种是单极性 s WM波。另一个是双极 P变频调速、压直流输电系统等领域中得到应用，使得有源电力滤高并性 S WM波。为得到双极性 S WM波， P P必须将三角载波略作调整，使波器 (P 1、静止无功发生器 (V )以及各种灵活交流输电系统 ( A F SG 其在正弦信号波的半个周期内又正由负，所得 P M波也有正有负， W F C S和配电系统 F C SfF C S A T) A T A T )中各种

装置的研制成为可能 . 如图 2所示。 D由 于大功率电力电子装置的结构非常复杂，直接对装置进行试验，价若代高且费时费力，在研制过程中需要借助计算机仿真技术，故对装置的运行机理与特性、制方法的有效性进行验证，预测并解决问题，短控以缩 研制时间 . 正弦脉宽调制技术 S W M是用所期望的正弦波为“制波”而 P调，

以 N倍于调制波频率的三角波 (锯齿波 )“波”一种逆变器控或为载的制技术【这项技术的特点是原理简单，用性强，制和调节性能好， 1]。通控 具有消除谐波、调节和稳定输出电压的多种作用，一种比较好的波是形改善法，目前的中小型逆变器中获得了广泛的应用。逆变器是将在直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，统方法是利用晶闸传 图 2三角波调制的双极性 SP M波 W

管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺 点，十余年来，于电力电子技术的迅速发展，控型快速半导体器 2系统的仿真模型的建立近由全件 BT, B GT等的发展和 P J I T. O G WM的控制技术的日趋完善，使 S WM逆变器得以迅速发展并广泛使用[ P 2 1。 在以上分析的基础上 .用美国 Mah ok公司推出的 MA L 采 tw rs T AB

近年来，着计算机技术的进步，随以计算机为基础的仿真技术广图像处理、络控制、网自动控制、信系统、 S通 D P处理系统等不同领域泛地应用于各个领域。在电力电子方面，用计算机仿真可以帮助研采得到了广泛应用，并具有自身的独特优势。而本文则是利用了究人员深入了解系统的各种特性，比不同控制方案的优劣，择合对选 MA L B软件中的 SMU I K仿真软件包，行系统仿真。 I LN TA I LN进 SMU I K适的结构和最优的参数，时避免了设计研发的盲目性，速了设计同加可以实现可视化建模和多种环境间的文件共享与数据交换，在仿真建周期，约了开发成本。文介绍了利用 MAT A节本 L B软件对

S WM逆变 P模上具有极大优势。SMU1NK允许用户根据个人需要建立自己的 I J l器带电阻负载的仿真过程，给出仿真结果。并 仿真模块，理论研究和工程实现有机结合，设计提供了很大的帮把对

软件进行仿真，软件在科学计算、据分析、统建模与仿真、形该数系图

1三相 SP M逆变器的基本原理 W

助

3带 RL负载仿真 11主电路分析 .三相 S WM逆变器的主电路如图 1所示，它由 6个带反并联二 P S WM逆变电路模型如图 3所示。直流电压设置为 3 0三相串 P 1V, 极管的全控开关器件构成。控制上，在 3个半桥间依次相差 13个周期/联R L负载模块为星型连接，阻为 2欧姆，电电感为 OO .1亨利，定电额 (2。, 1 0)同一桥臂上下两开关轮流导通和关断。滤波前相电压是幅值为压为 2 0额定频率为 5 H。仿真时间为 O s在 P w ru中设置为 5 V, 0z ., o eg i 5 U/方波( d为直流侧电压)线电压是幅值为 U d2的 u, d的方波。 离散仿真模式，样时间为 1 x 0 5。采 . 1— s 2

图 1三相 P M型桥式逆变电路 W

1控制电路分析 . 2 S WM调制法就是把希望输出的波形作为调制信号，接受调制 P把的信号作为载波，过信号波的调制得到所希望的 P通 WM波形。通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，中等腰三角波应用最多。因为其等腰三角波上的任一点的水平宽度和高度呈线性关系且左右对称，当 图 3逆变器输出的线电压 I转第 1 3页】下 0

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