基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真试验报告

1、基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1. 深入理解三相桥式PWM逆变电路的工作原理。2使用simulink和simpowersystem工具箱搭建三相桥式PWM逆变电路的仿真框图.3.观察在PWM控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。4分别改变三角波的频率和正弦波的幅值，观察电路的频谱图并进行谐波分析。三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍gSin* wivt正弦波，电路常用到的正弦信号模 块，双击图标, 在弹出的窗口中调整相关参数。其信 号生成方式有两种：Time based和

2、SamPle based.CancelHelP3. E E示波器，其模块可以接受多个输入信号,% SOUrCe BICCk ParameterAr RePtating SeqUtnCe锯齿波发生器，产生一个时基和高度可调的锯齿波序列。OlltPUt 炷 repeating SeQUeTICe Of niunbers SPeCified Ln a Iable Of IIJH 亡-ValiL 亡 pairs. ValtLeS Df tiinft ShOUIti be JilorLOtoniCally IrLCreap%lA c图12三相桥式PWM逆变电路仿真框图正弦波参数，正弦信号A/B/C相位差

3、为120分别为0、3s,幅值仿真参数设置如下:三角波参数如图1-3所示:载波频率f=lkHz,周期T二leUr=IV oBlOCk Parameter： Repeating SequenceRepeating table (TllaSk) (link)tinucvalue pairs,.OUtPlrt a rep tn tin 岂 SeqUenCe Df n v i Vters specified In a tableVVSLues Of t ime ahomld Be mDn o Vs oni 0 ally increasing,Paraneters Tilne values:.0 0. 2

4、5e-3 0. 75e-3 le3Output values:ro 1 -1 oiQtt沧 d3p图13三角波参数图1 -6所不2*pi/3、一2*pi/3,幅值都为 1,如图 14、5、州 Source Block Parameters； A(Ise the maniple-bed 5me type if rpjAecKl probLcm: duo to runnint for 14ireAn.pli tude:1Bia:FmUWrwy ruieter 酣 1-DOKCancel | Help图1-4正弦波参数图 Source Block Parameters: BUse the sanpl

5、e-bised sine type if nuaericf $9 jT 人$ ue to running for large tines (e.g overt呱 t me) occur.Par aaet exsSine type:Time basedTiae (t):Use juuulation tiaeVAnplitudet1Bi as:0m y-二qstC3t_fcijd/sec):(2*pi50)PhaeuXrAcl: i-2pi/3)SampleJ Int erpret vector paramat ers as 1-PC ancel图1-5正弦波参数图H Source Block P

6、rmeters： CUse thesine type if nuAerical probleihs dueto running for large tiaes (e overflow in absolutePaiaaetersSire type: Tim buedTiac (t): Use xunulitiuiL tiaeAiplitude:iBias:0Frequemv lradzsec) e(2*pietersAmplitude (V):Apply图19直流电源参数设置阻感参数设置，R=10, L=如图1-10所示:BIQCk PariarT) tters： Rt-Three-Fhase

7、Series KLC Branch CnlaSii) tlinfc)liftPlelnelifits a. threehase series ELC brancho se the， Brajl-Ch ty pe* parane tgr to add Dr XeniOVe el emen ts from Ihe brand i FaEaJn34t ex?Branch tResistance R (Ohns):10IndUGt arcs L CH):Neasurejnerrts Branch VQlt 斗氐 EWQKarLCelHelP%ly图11阻感参数设置ant ipdi a dAPPIyIG

8、BTzDiGde参数设置（按默认值），如图112所示:% EtOCk PjrirYhfrters： VTIIGBT/DICnie CjnaSk) (link)IllPIeZItlentS a k ideal IGfiTJ Gto, or Mo=fetParametersInternal resist a t ce ROn (VhnlS):1 e3|Snubber resist ance Rs (Ohms):le5S nubber CaPaCIt a i ce Cs (F):1 V ShClW meas weihe i t t POrtOKCarLCelHelP图IGBTZDiGde参数设置仿真

9、算法设置，如图113所示:miz&txcngnort xc3Sanple lute bat a Validity rype ConversiononrActinty2onp itxtilxfy *ue: )0|Solvtr optiotffTyr：Vai uble-sT Solver：wiitnBfir Hop riz:autoTnif islciAbeoHte tolerance - auto门n*沁1pt atatlcwzvare lapleierzi,. 1icn Tw*4Pynlolj7u?iobi CoOe1-luic VorkrncpReport pofUMnt s二ujtw Co

10、de 応心Interface如QcSolver fMt SoilKojiLri if cut set Jt .vr iilti x 1 rx；Solver Jaccbian neehd:Tnif wrd finp ,卢 -p* inr tTi?nc nnfor p*r)oh- ttpl*Ajtrmart ir1 ly hind； - r a* e tr mrit: rn -f or 4at aano rarvrferHifh-r pri iity vnu indiztu i.iifher tasli priorityZro-criStf ma control: -rc loo. M仁r“lgo

11、rxthiTiw col4roncil912BopgSLf 2orctxv a crcwifi(r:Caxi：】MvLp图1-13仿真算法设置八、仿真实验分析当正弦波幅值1、三角波频率IkHz时， 三角波、正弦波的波形图1所示:urUiW图1三角波、正弦波的波形图0PWM波形和线电压uUV波形图2所示:图2 PWM波形和线电压UUV波形图负载相电压波形图3所示:IJVJ图3负载相电压波形图小结：由图形可得： 1.逆变器的输岀线电压PWM波由+Ud, Ud, 0三种电平构成2负载相电 压波由+ I U/iUd, +3Ud,冷Ud和。共 五种电平组成。IouUN （实测）-66o 65VT2V匚0

12、VII. I1V66o 64VuUN （理论）66oA7VTTV 二0VII. IIV66o 67V由上表格，可得岀UUN的实测值与理论值相吻合。负载输岀电压频谱图4所示:Signal Ic SnalyzVfe0selected Sdnal Disilsy FFT WindJ%A Via I abh -IakStrU e tur B -SeeCted S g a | ：3 Cydes FFT v%| (ido!4 On0Do 01 o. 020. 030 04 D 050. 06” rime (S)FFr a 兀 aiysicFurdampntAl (50H? ) = 15 96 THD=辭

13、S8%Starttlrre (s*; 0. 0I nbOrcf Cy06 a： 1FUneSlmenta treqUenCy (Hz)鬪302520151050200400GOoSOOFfeqJ EMy fHz)1000FFT SettingsDt沟i y Styfce : 3 r K reatwe tcfunda I i Tleritfl I I)Sasevalue： RJoFreQienCy I x%HertLleX Frequiency EHZKI10G0图4负载输出电压频谱图DiaplQy ；0o当三角波的频率IkHz不变，改变正弦波的幅值分别为8、Oo 5、Oo 3观察波形的变化当正

14、弦波的幅值为0。8时，波形变化如下:三角波、正弦波的波形图5所示：图5三角波、正弦波的波形图PWM波形和线电压UUV波形图6所示:图6PWM波形和线电压UUV波形图负载相电压波形图7所示：图7 PWM波形和线电压UUV波形图负载输岀电压频谱图8所示:SKgnal tc analyzeV&Va abh Iak& Di)lav SeleCtelj Sdnal Dis3 I sy FFT Win daV&lSeeCted S gna | :3 匚 ydes 二 FT v%i 兀 de% (inStTIJctUre -0Do 01 0o 020.030 04 D 05C. 06” Time (0FFT

15、 a n aiysicFurdamentAl(fiOH? ) = 3*96 THD= 91 E4%30Slart Ilrre (S D。aI 沧Fib 0 rc K当正弦波的幅值为0. 5时，波形变化如下:三角波、正弦波的波形图9所示：图9三角波、正弦波的波形图PWM波形和线电压UUV波形图10所示:图10 PWM波形和线电压UUV波形图负载相电压波形图11所示:图11负载相电压波形图负载输岀电压频谱图12所示:Signal tc analyzedDi)laseledeK2 signal DiSIlSy FFT WindJVl血 i abk LgrakStrU CtUre -SeeCteld

16、S g兀a | : 3 CydeS FFT v%| (ide% (in00010.020.030 040.05Tim (s)Q.06FFT a alysic2UFLindTmntd 50Hz二 24 98 THD二 139 52%Slecrt (Irre (S ； D. ai%nt沧 Gf1Fljnllanlental treque h cy (HZ)IE1000400 mFfeqJ EMy fHz)BOo1000FFT SHtingSDtspky atyfee :Der (re 0 tve tc fu 丨 n ia | t i 三 i ritsl)审Basevalije而FfVtj | er

17、%v J*is*HertFLleX t eque i cy (Hi);IoOGDaPiay ClaK图12负载输出电压频谱图当正弦波的幅值为0。3时，波形变化如下:三角波、正弦波的波形图13所示:图13三角波、正弦波的波形图PWM波形和线电压UUV波形图14所示:iw4”( J1 J _t Xs MWU1 1 Pl M-P-P1 T trMi l*v -mrMMiirtfflffli加IllnllllllinilllllIlllllfoilllllll jIll】II HIlllIHlMIIIIlIILllHMlll IHIIr jn ir/41 c Ci11U图14 PWM波形和线电压UUV

18、波形图负载相电压波形图15所示：图15负载相电压波形图负载输出电压频谱图16所示:A a | abh ； IgrakSignal to FalyZ3O Di%plav SeleCled Signal DiSnISyFFTWind 7 讷SeeCteld S gira | : 3 c VdeS 二 FT W1(KJ(J 讷(in red)00 010.D20.030 04 D 05 C.06Tlnle W)FFT aTTalysicFundametital | 50H7. = U 96 IHA 198 11%12Kputinpirt 1Slglal number:1FFTWIndoWSlartt

19、lrre (Sr 0.0HUrnfcflrPf CyCe ： 1FUIIdJmenta tr&quf ncy (.HzSOFFT SHtingSDHPlAy atyk :100-400 111Ffeq j EMy fHz)000 1000Qv (Q hiTTdaTTeTTtB 丁Sasevalue:厘Ff%qilfrnCV BA%fHert2PLleX ArequeTcy (Hi);IOOGDaPiay:CbaC图16负载输岀电压频谱图小结：1谐波的幅值越小，谐波的次数越高2谐波的幅值越小，基谐波越小.3.由负载输出电压频谱图可得正弦波幅值基波分量THD (%)149 o 966& 580.8

20、39. 9691.640. 524 o 98139o 520o 314. 96198o 11当正弦波的幅值不变恒为1,改变三角波的频率分别为Oo 5kHz. 2kHz、IOkHz,波形变化如下:当三角波的频率为0。5kHz时，波形如下:三角波、正弦波的波形图17所示：图17三角波、正弦波的波形图PWM波形和线电压UUV波形图18所示:图18PWM波形和线电压uUV波形图负载相电压波形图19所示：图19负载相电压波形图负载输岀电压频谱图20所示:Sigrial Ic analyze0 010.320.030 040 05C.060 DilaV&SeleCtEK2 Sdnal Disjlsy FF

21、T WindJVlAAn abl3 罗时占StrUCtUre hpdt*input 1Tinle (?)SeeCted S gna | :3 CydeS =FT v%| (ido% Onred) 1 CyCleSnunber:5D0E50402o o o oQEemuJEPUnL-Lbz-*x HJill. ll-llll I200400BoOFPTWIndQWSlarttlrre(Bn 0.0NUfnberCf CyOear 1FUnCJanlenta Irequency(Hz)FFT SettingsDt%pliy styfce :Oor (eathTe tc funflda 丨 1口口也

22、 I) 号Base value:叵 6 FreQIenCy xis:Hertz-WaX Fr= | u%t | cy (Hz):FFT analyticFUrdamental (50H? = 15 94 TXD= SE 6B %0 1图20负载输出电压频谱图当三角波的频率为2kHz时，波形如下:三角波、正弦波的波形图21所示:图21三角波、正弦波的波形图PWM波形和线电压UUV波形图22所示:VW111iniwr wjiinrr-1 .|nr.1 1tOD.iwr一 *Mlf厂1uiiii nnrmn uno nn丫7| -|L.-J 、 ，.(0 (MU 、IL it 1 1 Ilj .u

23、II I 1 Li 111 rxlt lll IAA.Iff)fii10Dli-mn一丄 _ _ .Taw1 _L 1 -iIi1-A*gluttitulI nTnrirHini ；ni HT1ITTJLJIJlRiiimr： . . . u1nimnirhe1 w0001GflDQB1flIMOC&BCf.图22 PWM波形和线电压UUV波形图负载相电压波形图23所示:图23负载相电压波形图AV& I ab & s I grak负载输岀电压频谱图24所示:SKgrlal Io B IINIyZ?0 DiSEriaV Selected Sdnal Dis3 | sy FFT WindJSlar

24、ttlrre (Br D aFFT analyticNumber ct Cyefear 1FUrdamental (50H?) = 19 95 TXD= SG M%FUnCJarnerrta treqUenCy (HZ) 鬪 FFT SettingsDtaphy Styfce :DOr (re I stve tcfund I a I i riE I ritfi I i)Sasevalue： EQFreQlenCy B x%HIOOO图24负载输出电压频谱图当三角波的频率为IOkHz时，波形如下： 三角波、正弦波的波形图25所示:图25三角波、正弦波的波形图PWM波形和线电压UUV波形图26所示

25、:图26PWM波形和线电压UUV波形图负载相电压波形图27所示:图27负载相电压波形图负载输岀电压频谱图28所示:Signal IC nalyz% a Di)lav Ieded Signal DiSIlSy FFT WindJVlSeeCted S gna | ：3 CydeS 二 FT W1 (IekJ 讪(inred) 1 CyCleS0 0 010o 02 Oo 030 04 D 05 Co 06Tlnle W)A a | Sbk IakStrUet Ure Iyivhputinput 1| II! 1 number1IFFT windowSTerttiire (sk 0. QNyrnb

26、erCf CyMlFundamental treqOe n cyi 三，Hz)I 50 FFT SenllngSDisplay sVJfcc : P r (revive tcfu I nda n= i fltail) Basevalue： Ljjp FreolenCy B t cis:HerIZWaX 一Ireqlleley (Hz);IIoGaDtapliay =Cbk图28负载输岀电压频谱图小结：1随着三角波的频率增大，谐波次数不太稳定2. 随着三角波的频率增大，基谐波基本稳定.3. 由负载输岀电压频谱图可得载波频率（kHz）基波分量THD(%)0o 549 o 9468 o 66149

27、o 9668 o 58249 o 956& 541048. 1875o 86改变 FFT Settings 中 MaX Frequency,分别为 2000HZ 4000HZ、6000HZ. 8000HZ. 10000 Hz,负载输出频谱图如下 所示:当2000HZ时,负载输岀电压频谱图如图1-1所示:SlglnaJ to analyzeO Dt%p4a% SeleeledSdnal Dis Alsy FFT WindJ% ISeeCted S | : 3 CydeS =FT window in red) 1Tlnle W)FFT analysitFnrdarr|Pn%l (50HZ) = 1

28、5 96. THD= 6G %B%3Q2520151000loOO15C02000FrEq EMy fHz)g I gpiakStrUetUre hputinpirt 1Sign number:1FFT WlndQWSlart llrre (S %图11负载输岀电压频谱图当400QHZ时，负载输出电压频谱图如图2所示:SKgllal to Snalyzs& Di)JaVbSeleCtEK2 Sdnal DiSllSy FFT WindJVfe I0D 01 0.020。030 04 D 050。06Time (0 FFT a n alysicFUndamAntfll (50H?) = 49 9

29、6 TBD二戏 SS%FreqJenCy (IliZ)AymablgStructure IY1Input:inputSignal n ui b%t：I 1TFFT window-STarttuTe (SK 0。Q町ainMr Qf 硼。旧S 1Fundarnenta frequency (HZ)鬪一FFT SettingsDopby s VJfce :Zor (rVfetve tcfunda i flerita I 1) 3ase value:FfWnlfrrlCV Jxis*HertzMax -TeflUelCy Hi):4000图12负载输岀电压频谱图DISPIdy CbSC当6000HZ

30、时，负载输出电压频谱图如图3所示:Signal tc Snalyz30 Dilav SeleCtEK2 Sdnal 0is3 | sy FFT Win daVfe I0D. 01 0o 020o 030 04D. 050。06Time (QFFT analyticFOrdarFlPri tsl(50H?) = 15 96 TBD= 6S SB%3025201510%Q0 IooO 500011 o LII ILIt30004000 &C00 GCoOFreeJenQ却二十I-rl-11-Allabl3Structure IY1 hp i rt:inputS |I 兀ur i bVr：I 1TF

31、FT WlndoWSlcrttlrre (s*; 0.0Huinbercf Cyoear 1FUnCJarnenta frequency (Hz)I 5PFFT SettingsDtSPlay style :DOr (reatwc tcfu 丨 Hdd ； t 丨 Rtfl 丨 I)号Base value： IIPFfft) BfrnCV JXiSHertZPLlleX -reque tcy Hi);0GCDAPIdy CbM图1-3负载输岀电压频谱图当8000HZ时，负载输出电压频谱图如图1-4所示:Slgrlal to SnalyzVsP Di琢张v Seleeled Sdnal DiSIlSy FFT WindJVlAyaBLablgStrllctUre SeeCted S g a | ：3 匚 VdeS 二FT W1 (IekJ 讪 On red) 1 CyCleS50hpirt:input 1Signal nunter:1FFT window-0 0.010.