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PWM逆变器Matlab仿真.doc
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更新于2023-03-03
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PWM逆变器Matlab仿真doc,在本设计中,首先,针对课设题目要求,进行了系统的总体方案选择,以及各功能模块的方案论证和选择。选择通过升压斩波电路将输入直流电压升高,再利用全桥逆变方式将直流电转换成50HZ的交流电,控制部分采用PWM斩波控制技术。接着,对各功能模块进行了详细的原理分析和电路设计,同时也对可能出现的直流不平衡等问题进行了考虑。并最终通过MATLAB来实现PWM逆变器的仿真,并进行结果分析,得出系统参数对输出的影响规律。 经过理论分析设计以及MATLAB仿真两种方式,证明了本系统可以很好地实现将输入110V直流转换成22
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武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书
摘要
在本设计中,首先,针对课设题目要求,进行了系统的总体方案选择,以
及各功能模块的方案论证和选择。选择通过升压斩波电路将输入直流电压升高,
再利用全桥逆变方式将直流电转换成 50HZ 的交流电,控制部分采用 PWM 斩波
控制技术。接着,对各功能模块进行了详细的原理分析和电路设计,同时也对
可能出现的直流不平衡等问题进行了考虑。并最终通过 MATLAB 来实现 PWM
逆变器的仿真,并进行结果分析,得出系统参数对输出的影响规律。
经过理论分析设计以及 MATLAB 仿真两种方式,证明了本系统可以很好地
实现将输入 110V 直流转换成 220V、50HZ 单相交流电的设计要求,另外本设计
也按设计要求采用了 PWM 斩波控制技术。
关键词: 逆变;PWM 控制;MATLAB 仿真;DC-DC;
武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书
目录
.......................................................................................................................1
PWM 逆变器 Matlab 仿真...........................................................................1
1.设计方案的论证与选择............................................................................1
1.1 总体设计思路..................................................................................1
1.2 DC-DC 方案论证与选择................................................................1
1.3 逆变主电路的方案论证与选择......................................................2
1.4 逆变器控制方法的论证与选择......................................................3
2.设计原理及实现方法................................................................................4
2.1 升压斩波电路的设计......................................................................4
2.2 全桥式逆变电路的设计..................................................................5
2.3 PWM 控制技术及 SPWM 波的生成..............................................6
2.3.1 PWM 控制的基本原理.........................................................7
2.3.2 SPWM 法的基本原理...........................................................7
2.3.3 规则采样法............................................................................8
2.3.4 单极性和双极性 PWM 控制逆变电路分析.......................10
(一) 单极性 PWM 控制方式..................................................10
(二) 双极性 PWM 控制方式..................................................11
3.MATLAB 仿真及结论分析....................................................................13
3.1 升压环节的建模与仿真................................................................13
3.2 制作并生成 SPWM 波形..............................................................14
3.3 逆变环节的建模与仿真(一)....................................................16
3.4 逆变环节的建模与仿真(二)....................................................18
3.4.1 载波频率与输出电压频率改变对波形的影响..................18
3.4.2 改变负载对输出的影响......................................................21
4.收获与体会..............................................................................................24
5.参考文献..................................................................................................26
武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书
武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书
PWM 逆变器 Matlab 仿真
1.设计方案的论证与选择
1.1 总体设计思路
由于要求的输出为 220V,50HZ 单相交流电,而输入却是只有 110V 的直
流电压,所以仅仅由逆变环节不能实现,而应该有升压环节。
方案一:有工频变压器的逆变电源。逆变电路将 110V 输入电压逆变
成有效值基本不变的频率为 50HZ 的交流电,再由工频变压器升压得到 220V
交流电压。
方案二:无工频变压器的逆变电源。直流-直流变流电路将输入的
110V 直流电压提高,再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。
方案选择:方案一的效率一般可达 90%以上、可靠性较高、抗输出短路的
能力较强。但是,它响应速度较慢,体积大,波形畸变较重,带非线性负载的
能力较差,而且噪声大。而方案二的效率、可靠性高的同时,其响应速度、噪
声、体积等性能都更好。因此我选择方案二。
从而本设计应该包含有 DC-DC、滤波电路、逆变电路以及控制部分。按设
计 要 求 , 控 制 部 分 应 采 用 PWM 斩 波 控 制 技 术 , 使 输 出 交 流 电 的 频 率 为
50HZ。
因为各个功能模块有多种方案可供选择,每种方案有其各自的优点和适用范
围,所以本设计的重点是对各功能模块进行方案论证和比较,并针对所选方案
进行电路的设计,同时确定相关参数和性能指标。按设计要求,最终应该进行
Matlab 仿真及结果分析。
1.2 DC-DC 方案论证与选择
方案一:直接直流变流电路。该电路也称作斩波电路,它的功能是将
直流电直接变成另一种固定电压或可调电压的直流电,这种情况下输入和输出
之间不隔离。
方案二:间接直流变流电路。该形式的电路是在直流变流电路中增加了交流
环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出的隔离。
方案选择:方案一由于不采用变压器进行输入和输出的隔离,所以系统体积
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武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书
小、重量轻、效率高、成本低而且系统也不复杂。本设计采用方案一,由于没
有进行隔离,所以应采取相应保护措施。
直流直流变流电路的结构我选用常用的升压斩波电路,该电路结构较为简单,
损耗较小,效率较高。不仅能起调压的作用,同时还能起到有效地抑制谐波电
流噪声的作用。
1.3 逆变主电路的方案论证与选择
方案一:半桥式逆变电路。在驱动电压的轮流开关作用下,半桥电路两只晶体
管交替导通和截止。半桥电路输入电压只有一半加在变压器一次侧,这导致电
流峰值增加,因此半桥电路只在较低输出功率场合下使用,同时它具有抗不平
衡能力,从而得到广泛应用。半桥式拓扑结构原理图如图所示。
图 1.1 半桥式逆变电
路
方案二:全桥逆
变电路。全桥电路
中互为对角的两个
开关同时导通,而
同一侧半桥上下两
开关交替导通,将
直流电压成幅值为
的交流电压,加在
变压器一次侧。改
变开关的占空比,也就改变了输出电压。全桥式电路如图所示。
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