电力电子课程设计

1、电力电子系统仿真设计报告电力电子系统仿真设计报告 题目：基于 PWM 逆变器的设计与仿真 指导老师：杨小玲 院 系：电气三班 姓 名：吴明 学 号： 时 间：2011.12 摘要摘要 现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是 PWM 型逆变电路。通过对 PWM 型逆变电路进行研究，首先建立了逆变器单极性控制和双极性控制所需的电路 模型，采用 IGBT 作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和三相桥式电压 型逆变电路的工作原理进行了分析，运用 MATLAB 中的 SIMULINK 对电路进行了 仿真，并给出了仿真结果波形，证实了 MATLAB 软件的简便直观、 高效快捷 和真实准确性。 关键词：

2、关键词：SPWM；PWM；逆变器；MATLAB 目录目录 引引 言言 .4 4 第一章第一章 对仿真软件以及设计内容及技术要求简单介绍对仿真软件以及设计内容及技术要求简单介绍 .5 5 1.1 对仿真软件 MATLAB 的介绍.5 1.2 设计内容.5 1.1.1 设计的内容：.5 1.1.2 PWM 逆变器的电路参数要求.5 1.2 设计技术要求.5 1.2.1 仿真任务要求：.5 1.2.2 设计的总体要求.6 第二章第二章 对电力电子器件的简单介绍对电力电子器件的简单介绍 .7 7 2.1电力电子中常用的器件做简单的介绍：.7 第三章第三章 PWMPWM 逆变器电路的设计和工作原理逆变器

3、电路的设计和工作原理.1111 3.1、SPWM 逆变器调制原理.11 3.2、SPWM 控制方式.12 3.2.1 单极性 SPWM 调制方法.12 3.2.2 双极性 SPWM 调制方法.13 3.3 调制法.14 第四章第四章. . PWMPWM 逆变器电路的电路仿真及分析逆变器电路的电路仿真及分析.1818 4.1PWM4.1PWM 技术逆变器原理技术逆变器原理.1818 4.24.2 于于 PWMPWM 技术逆变器及其仿真技术逆变器及其仿真.1818 4.2.1GBT4.2.1GBT 在在 MATLABMATLAB 中的实现中的实现.1818 4.2.2PWM 发生器.20 4.3.

4、3 相单极性 PWM 仿真.21 第五章第五章 心得体会与总结心得体会与总结 .3131 参考文献参考文献 33 引 言 电力电子学是由电力学，电子学和控制理论三个学科交叉而形成的，电力 电子技术的应用范围十分广泛。其不仅应用于一般的工业，同时广泛应用于电 力系统，交通运输，通讯系统以及新能源系统。电力电子技术是电气工程及其 自动化 专业的一门专业基础课，实践性和应用性都很强，教学效果的好坏直接影响着 后续专业课的学习。 电力电子电路主要包括控制电路，检测电路。驱动电路和主电路，在所学 电力电子技术课程中主要是以分析主电路为主，AC-DC 则是相控分析法的基础 和重点，三相可控桥整流电路则是整

5、流电路的难点。 “电力电子电路的计算机仿真”针对电力电子电路的特点，对器件，装置 和系统 3 个层次阐述了电力电子电路计算机辅助设计中各种数学模型的基本原 理，分析方法和应用实例。 “电力电子电路的计算机仿真”注重将理论分析和实 际应用相结合，通过大量的应用实例，对不同类型仿真软件在电力电子技术仿 真计算机中的适用性进行了详细的讨论，以期对进行电力电子电路分析设计的 读者起到帮助和指导作用。 近年来，MATLAB 已成为科学研究和过程设计中最重要的工具之一。在电 力电子教学实践中，我们立足于传统的授课模式，引入 MATLABSIMULINK 仿真 工具，把传统授课方式和现代多媒体授课方式有机的

6、结合起来。 随着地球非可再生资源的枯竭日益以及人们对电力的日益依赖,逆变器在 人们日常生活中扮演着越来越重要的角色.近年来,PWM 型逆变器的的应用十分 广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，并显示出其可以同时实现变频变压 反抑制谐波的优越性,因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。 PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技 术中的重要地位。 第一章第一章 对仿真软件以及设计内容及技术要求简单介绍对仿真软件以及设计内容及技术要求简单介绍 1.1 对仿真软件对仿真软件 MATLABMATLAB 的介绍的介绍 MATLAB 俗称“矩阵实验室” ，是 Mat

7、rix Laboratory 的缩写。1984 年由美 国 MathWorks 公司研制开发，以矩阵计算为基础的交互式的功能强大的科学及 工程计算软件。首创者是在数值线性代数领域颇有影响的 Cleve Moler 博士。 Matlab 将高性能的数值计算和可视化集成在一块，并提供了大量的内置函数， 从而使其广泛应用于数学计算和分析，自动控制，系统仿真，数字信号处理， 图形图像分析，数理统计，人工智能，虚拟现实技术，通讯工程，金融系统等 领域。 除了 MATLAB 语言的强大数值计算机和图形功能外，它还有其他语言难以比 拟的功能，此外，它和其他语言的接口能够保证它可以和各种各样的强大计算 机软件

8、相结合，发挥更大的作用。MATLAB 目前可以在各种类型的常用计算机上 运行，如在 PC 兼容微型计算机，Sun Sparc 工作站，Silicon Graphics 工作站， 惠普工作站和其他一些计器上完全兼容。语言具有较高的运算精 度，一般情况下，在矩阵类运算中往往可达到数量级的精度， MATLAB 是以复数矩阵作为基本编程单元的一种高级程序设计语言，它提供了各 种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图能力，所以得以广为流传。 Simulink 是 The Math works 公司于 1990 年推出的产品，是用于 MATLAB 下建立系统框图和仿真的环境。该环境刚推出时的名字叫 Simula

9、b，由于其名 字很类似于当时一个很著名的语言Simula 语言，所以次年更名为 Simulink。 和 MATLAB 其他内容一样，Simulink 也提供了较完善的联机帮助系统，选中一 个模块，选择菜单项或右击该模块，并在快捷菜单中选择。 1.2 设计内容设计内容 1.1.1 设计的内容： （1） 制定设计方案； （2） 主电路设计及主电路元件选择； （3） 驱动电路和保护电路设计及参数计算、器件选择； （4） 绘制电路原理图； （5） 总体电路原理图及其说明。 1.1.2 PWM 逆变器的电路参数要求 电源工频 220V，阻感负载。负载参数、输出频率自定。要求分别用单极 性和双极性 SPW

10、M。 1.2 设计技术要求设计技术要求 1.2.1 仿真任务要求： （1） 熟悉 matlab/simulink/powersystem 中的仿真模块用法及功能； （2） 根据设计电路搭建仿真模型； （3） 设置参数并进行仿真； （4） 给出不同触发角是对应电压电流的波形； 1.2.2 设计的总体要求 （1） 熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计 任务； （2） 掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断； （3） 能真确设计电路，画出线路图，分析电路原理； （4） 广泛收集相关技术资料； （5） 按时完成课程设计任务，认真、正确书写课程设计报告 第二章第二章 对

11、电力电子器件的简单介绍对电力电子器件的简单介绍 2.1电力电子中常用的器件做简单的介绍电力电子中常用的器件做简单的介绍： 按照器件能够被控制信号所控制的程度，一般电力电子器件可以分为三种 情况： 半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通又可以控制其关断，又称自 关断器件。 不可控器件：不能用控制信号控制其通断，因此也就不需要驱动电路。 1. 电力二极管（Power Diode）-不可控器件 电力二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，即正向导电性，反向阻 断。电力二极管实际上是由一个较大的 PN 结和两端引线以及封装组成的。电力 二极管

12、的主要参数包括：正向平均电流 IF（AV）,正向压降 UF，反向重复峰值 电压，等。电力二极管的主要类型包括：普通二极管（又称整流二极管） ，快恢 复二极管，肖特基二极管。 电力二极管的仿真模型是由一个电阻，一个电感，一个直流电压源和一个 开关串联组成的。 工作特性：二极管具有单向导电能力，二极管正向导电时必须克服一定的 门坎电压 Uth(又称死区电压)，当外加电压小于门坎电压，正向电流几乎为零。 硅二极管的门坎电压约为 0.5V，当外加电压大于 Uth 后，电流会迅速上升，当 外加反向电压时，二极管的反向电流 Is 是很小的，但是当外加反向电压超过二 极管反向击穿电压 URO后二极管被电击穿

13、，反向电流迅速增加。 电力二极管的基本特性： 2. 晶闸管（Thyristor）-半控型器件 晶闸管又可称为可控硅整流器，是一种具有开关作用的大功率半导体器件， 目前容量可达 8kV/6kA 以上。它具有 4 层 PN 结构，3 端引出线（A,K，g）的器 件，阳极，阴极，门极分别表示为 A,K，g .晶闸管的容量水平已达到 8kV/6kV。晶闸管的主要参数包括：电压定额（电压选择应取 2-3 倍的安全裕量） ，电流定额（在稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流） ，动态参数（开 通时间和关断时间） 。晶闸管具有四种派生器件，分别是快速晶闸管（与普通晶 闸管相同） ，双向晶闸管，逆导晶闸管和

14、光控晶闸管。晶闸管导通需要具备两个 条件：晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压以及门极和阴极之间也加正向电压 和电流，晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件，为 使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值以下，这只有用使阳极电压 减小到零或反向的方法来实现。 晶闸管的仿真模型是由一个电阻，一个电感，一个直流电压源和一个开关 串联组成。开关受逻辑信号控制，该逻辑信号由电压，电流和门极触发信号决 定，即信号电压大于电压源电压，门极触发信号大于 0 致使晶闸管导通以及电 流大于 0. 工作特性：当阳极和阴极之间的电压大于 Vf 且门极触发脉冲为正时，晶闸 管开通。该触发脉冲的幅值必须

15、大于零且有一定的持续时间，以保证晶闸管阳 极电流大于擎住电流。当晶闸管阳极电流下降到 0 且阳极和阴极之间施加反向 电压的时间大于或等于晶闸管的关断时间时，晶闸管关断。如果阳极和阴极之 间施加的反向电压的持续时间小于晶闸管的关断时间时，晶闸管就会自动导通， 除非没有门极触发信号且阳极电流小于擎住电流。 晶闸管的伏安特性： 3. 门极可关断晶闸管(GTO) GTO 是一种多元的功率集成器件，是 PNPN 四层半导体结构，外部也是引 出阳极，阴极和门极。目前，GTO 的容量水平达 6000A/6000V,频率为 1kHZ,开 通过程中需要经过延时时间和上升时间，关断过程中需要经历抽取饱和导通是 储

16、存多大的大量载流子的时间，从而使等效晶体管退出饱和状态。主要参数包 括：最大可关断阳极电流，电流关断增益，开通时间，关断时间。 工作特性：开通过程：GTO 也等效成两个晶体管 P1N1P2 和 N1P2N2 互连， GTO 与晶闸管最大区别就是导通后回路增益数值不同。晶闸管的回路增益常为 1.15 左右，而 GTO 的增益非常接近 1.因而 GTO 处于临界饱和状态。这为门极负 脉冲关断阳极电流提供有利条件。关断过程：GTO 关断时，随着阳极电流的下 降，阳极电压逐步上升，因而关断时的瞬时功耗较大，在电感负载条件下，阳 极电流和阴极电压有可能同时出现最大值，此时的瞬间关断功耗尤为突出。 GTO

17、 的阳极伏安特性： 4.绝缘栅双极晶体管（IGBT） 绝缘栅综合了电力晶体管和电力场效应管的优点，因而具有低导通压降和 高输入阻抗的综合优点。IGBT 也是三个端子器件，具有栅极 g,集电极 C 和发射 极 E。IGBT 是一种场控器件，其开通和关断是由栅极和发射极间的电压 UGE 决 定的，当 UGE 为正且大于开启电压 Uth 时，IGBT 导通。当栅极与发射极之间施 加反向电压时，IGBT 关断。IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道， 给 PNP 晶体管提供基极电流，使 IGBT 导通。反之，加反向门极电压消除沟道， 流过反向基极电流，使 IGBT 关断。 IGBT 的仿真模

18、型是由一个电阻，一个电感，一个直流电压源和一个逻辑 信号控制的开关串联电路组成的。 IGBT 的工作特性：当基极电压为正且大于 Vf，同时门极施加正信号时 （g0） ，IGBT 开通；当基极电压为正，但门极信号为 0 时 IGBT 关断；当基极 电压为负是，IGBT 处于关断状态。 IGBT 的伏安特性和转移特性： 第三章第三章 PWM 逆变器电路的逆变器电路的设计和工作原理设计和工作原理 3.1、SPWMSPWM 逆变器调制原理逆变器调制原理 PWM 控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几 乎都采用了 PWM 技术。常用的 PWM 技术主要包括：正弦脉宽调制(SPWM)

19、、选择 谐波调制（SHEPWM） 、电流滞环调制（CHPWM）和电压空间矢量调制（SVPWM） 。 在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在 具有惯性的环节上时，其效果基本相同。图 3.1 中各个形状的窄脉冲在作用到 逆变器中电力电子器件时，其效果是相同的，正是基于这个理论，SPWM 调制技 术才孕育而生。 重要理论基础面积等效原理 . a)矩形脉冲 b)三角脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数 图 3.1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。把正弦半 波分成 N 等分，就可以把正弦半波看成由 N 个彼此相连的脉冲

20、序列所组成的波 形。如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉 冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面 积（冲量）相等，就可得到下图所示的脉冲序列，这就是 PWM 波形。像这种脉 冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 波形，也称为 SPWM 波形。SPWM 波形如下图 3.2 所示： O Ud -Ud 图 3.2（一）:单极性 PWM 控制方式波形 上图波形称为单极性 SPWM 波形，根据面积等效原理，正弦波还可等效为下 图中的 PWM 波，即双极性 SPWM 波形，而且这种方式在实际应用中更为广泛。 O t U d -U d 图

21、3.2（二）:双极性 PWM 控制方式波形 3.2、SPWMSPWM 控制方式控制方式 3.2.13.2.1 单极性单极性 SPWMSPWM 调制方法调制方法 如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内 t 变化，所得到的 SPWM 波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。 3.2.23.2.2 双极性 SPWMSPWM 调制方法调制方法 如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则 SPWM 波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。 图 3.3 双极性 PWM 控制方式 其中：载波比载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比N，既 N = f

22、c / fr 调制度调制波幅值 Ar 与载波幅值 Ac 之比，即 MaAr/Ac 同步调制N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。 基本同步调制方式，fr 变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定； 三相电路中公用一个三角波载波，且取 N 为 3 的整数倍，使三相输出对称； 为使一相的 PWM 波正负半周镜对称，N应取奇数； fr 很低时，fc 也很低，由调制带来的谐波不易滤除； fr 很高时，fc 会过高，使开关器件难以承受。 异步调制载波信号和调制信号不同步的调制方式。 通常保持 fc 固定不变，当 fr 变化时，载波比 N 是变化的； 在信号波的半周期内，PWM 波的脉冲个数不

23、固定，相位也不固定，正负半周 期的脉冲不对称，半周期内前后 1/4 周期的脉冲也不对称； 当 fr 较低时，N 较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影 响都较小； 当 fr 增高时，N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影 响就变大。 3.33.3 调制法调制法 PWM 逆变电路可分为电压型和电流型两种，目前实际应用的几乎都是电压 型电路，因此主要分析电压型逆变电路的控制方法。要得到需要的 PWM 波形有 两种方法，分别是计算法和调制法。根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数， 准确计算 PWM 波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可 得到所需 PWM 波

24、形，这种方法称为计算法。由于计算法较繁琐，当输出正弦波 的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。与计算法相对应的是调制法，即 把希望调制的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的 调制得到所期望的 PWM 波形。通常采用等腰三角波作为载波，在调制信号波为 正弦波时，所得到的就是 SPWM 波形。下面具体分析单相桥式逆变电路的单极性 控制方式和三相桥式逆变电路的双极性控制方式。 3.3.1 结合 IGBT 单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明 图 3.4 是采用 IGBT 作为开关器件的单相桥式电压型逆变电路。 图 3.4：单相桥式 PWM 逆变电路 图 3.4 所示为采用了

25、IGBT 作为开关器件的单相桥式电压型逆变电路。设 负载为阻感负载，工作时 V1 和 V2 的通断状态互补，V3 和 V4 的通断状态也互 补。具体控制规律如下：在期望输出电压 UO的正半周，让 V1 保持通态，V2 保 持断态，V3 和 V4 交替通断。由于负载电流比电压滞后，因此在电压正半周， 电流有一段区间为正，一段区间为负。在负载电流为正的区间，V1 和 V4 导通 时，负载电压 uo=Ud;V4 关断时，负载电流通过 V1 和 VD3 续流，uo=0.在负载电 流为负的区间，io实际上从 VD1 和 VD4 流过，仍有 uo=Ud。 ；V4 关断，V3 导通后， io从 V3 和 V

26、D1 续流，uo=0。这样，uo总可以得到 Ud和零两种电平。同样，在期 望输出 uo的负半周，让 V2 保持通态，V1 保持断态，V3 和 V4 交替通断，负载 电压 uo可以得到-Ud和零两种电平。 控制 V3 和 V4 通断的方法为：在 ur和 uc的交点时刻控制 IGBT 的通断。在 ur的正半周，V1 保持通态，V2 保持断态，当 uruc时使 V4 导通，V3 关断， uo=Ud;当 uruc时使 V4 关断，V3 导通，uo=0。在 ur的负半周，V1 保持通态，V2 保持断态，当 uruc时使 V3 关断，V4 导通，uo=0。如图 3.2（一）即为 PWM 单极性 PWM 模

27、式。 与单极性 PWM 相对应的是双极性 PWM 模式。图 3.4 所示的单相桥式逆变电 路在采用双极性 PWM 模式时的波形如图 3.2（二）所示。仍然在调制信号 ur和 载波信号 uc的交点时刻控制各开关器件的通断。在 ur的正负半周，对各开关器 件的控制规律相同。即当 uruc时，给 V1 和 V4 以导通信号，给 V2 和 V3 以关断 信号，这时如 io0，则 V1 和 V4 通，如 io0，则 VD1 和 VD4 通，不管哪种情况 都是输出电压 uo=Ud。当 uruc时，给 V2 和 V3 以导通信号，给 V1 和 V4 以关断 信号，这时如 io0，则 VD2 和 VD3 通，

28、不管哪种情况 都是 uo=-Ud。可见在每个开关周期内，电路输出的 PWM 波只有Ud两种电平， 而不像单极性控制时还有零电平。 3.3.2 结合 IGBT 三相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明 图 3.3 三相桥式 PWM 型逆变电路 2）U 、V、W 三相的 PWM 控制是通常公用一个三角波 Uc，三相的调制信号 Uru、Urv、Urw 依次相差 120。U、V、W 各相功率开关器件的控制规律相同， 现以 U 相为例来分析。当 UruUc 时，给桥臂 V1 以导通的信号，给下桥臂 V4 以 关断的信号，则 U 相相对于直流电源假想中点 N的输出电压 UN=Ud/2。当 UrurUu uc

29、 c 时，给 V1 导通信号，给 V4 关断信号，u uUN=UN=U Ud/2d/2。 当u urUrU0 或 g=0）控制的开关 串联电路组成 输入 C 和输出 E 对应于绝缘栅双极型晶体管的集电极 C 和发射极 E 输入 g 为加在门极上的逻辑控制信 g 输出 m 用于测量输出向量Iak,Vak IGBT 的参数设置 绝缘栅双极型晶体管: 内电阻 Ron 电感 Lon 正向管压降 Vf 电流下降到 10%的时间 Tf 电流拖尾时间 Tt 初始电流 Ic 缓冲电阻 Rs 缓冲电容 Cs 4.2.2PWM 发生器 MATLAB 在 SimPowerSystems 工具箱的 Extras 库中

30、 Control Blocks 子库下的 PWM 发生器（PWM Generator） Signal（s）：当选择为调制信号内部产生模式 时，无需连接此端子；当选择为调制信号外部产生模式时，此端子需要连接用 户定义的调制信号。 Pulses：根据选择主电路桥臂形式，定制产生 2，4，6，12 路 PWM 脉冲。 PWM 发生器参数设置 Generator Mode： 分别选择为 1-arm bridge（2 pulses） 、2-arm bridge（4 pulses） 、3-arm bridge（6 pulses） 、double 3-arm bridge（6 pulses） 。 Carri

31、er frequency (Hz)：载波频率 Internal generation of modulating signal (s)：调制信号内、外产生方式 选择信号。 Modulation index (0 m = Relational Operator1 Relational Operator NOT Logical Operator1 NOT Logical Operator gm CE IGBT3 gm CE IGBT2 gm CE IGBT1 gm CE IGBT m a k Diode3 m a k Diode2 m a k Diode1 m a k Diode DC Volta

32、ge Source1 DC Voltage Source i + - Current Measurement1 . 仿真波形图如上图（二） 4.3.4 相双极性 SPWM 仿真设计 桥臂电路设计如下图： 也可以采用 MATLAB 中的 Universal bridge 模块来代替上图所示的桥臂电路。 . 两种连接方式下的电路图分别如下图： Continuous powergui v + - Voltage Measurement2 v + - Voltage Measurement1 v + - Voltage Measurement g A B C + - Universal Bridge

33、Series RLC Branch2 Series RLC Branch1 Series RLC Branch Scope2 Scope1 Scope Pulses PWM Generator node 10 node 10 DC Voltage Source1 DC Voltage Source i + - Current Measurement2 i + - Current Measurement1 i + - Current Measurement Continuous powergui v + - Voltage Measurement2 v + - Voltage Measureme

34、nt1 v + - Voltage Measurement Series RLC Branch2Series RLC Branch1 Series RLC Branch Scope2Scope1 Scope Pulses PWM Generator gm CE IGBT5 gm CE IGBT4 gm CE IGBT3 gm CE IGBT2 gm CE IGBT1 gm CE IGBT0 m a k Diode6 m a k Diode5 m a k Diode4 m a k Diode3 m a k Diode2 m a k Diode1DC Voltage Source1 DC Volt

35、age Source i + - Current Measurement2 i + - Current Measurement1 i + - Current Measurement 两种连接方式下所对应的输出仿真结果分别如下图： 顺序依次为 A 相、B 相、C 相 -100 0 100 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 A单 单 单 0.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05 -200 -100 0 100 200 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 A单 单 单 -200 -100 0 100 200 单 单 单 pwm单 单 单

36、单 单 单 单 单 B单 单 单 0.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05 -500 0 500 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 B单 单 单 -100 0 100 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 C单 单 单 0.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05 -200 -100 0 100 200 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 C单 单 单 . . -20 0 20 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 A单 单 单 0.0250.030.0350.040.0450.0

37、5 -100 0 100 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 B单 单 单 . -20 0 20 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 B单 单 单 0.0250.030.0350.040.0450.05 -100 0 100 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 B单 单 单 -20 0 20 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 C单 单 单 0.0250.030.0350.040.0450.05 -100 0 100 单 单 单 pwm单 单 单 单 单 单 单 单 C单 单 单 分析：如图，电流波形近似与正弦波形，电压波形无论信号波在正

38、半周还是在 负半周，都在-UD与 Ud之间。因此被称为双极性。两种连接方式所得的结果基 本相同，当 uruc时，给 V1 和 V4 以导通信号，给 V2 和 V3 以关断信号，这时如 io0，则 V1 和 V4 通，如 io0，则 VD1 和 VD4 通，不管哪种情况都是输出电压 uo=Ud。当 uruc时，给 V2 和 V3 以导通信号，给 V1 和 V4 以关断信号，这时如 io0，则 VD2 和 VD3 通，不管哪种情况都是 uo=-Ud。 可见在每个开关周期内，电路输出的 PWM 波只有Ud两种电平，而不像单极性 控制时还有零电平。 对 PWM 单相桥式逆变电路的总结：逆变电路根据直流侧电源性质的不同可以 分为两种：直流侧是电压源的成称为电压型逆变电路；直流侧是电压源的成称 为电压型逆变电路，在这次实验中，我所选择的是电压型逆变电路。它共有 4 个桥臂，可以看出由两个半桥电路组合而成，把桥臂 1 和桥臂 4 作为一对，桥 臂 2 和桥臂 3 作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通 180。 其输出的电压的波形和半桥电路的波形形状相同，也是矩形波，但其幅值高出 一倍。在直流电压和负载都相同的情况下，其