电力电子仿真实验报告.doc

电力电子仿真实验报告
设计题目:PWM设计及仿真
学 院:电信学院
班 级:电气3班
姓 名:吕举山
学 号:08230323
指导老师:杨巧玲
日 期:
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摘要
PWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的技术，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。为了对PWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变电路控制所需要的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单项桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析。运用MATLAB中得SIMULINK对电路进行了仿真，给出了其波形图。通过仿真分析表明，运用PWM控制技术可以实现逆变电路的运行要求。
关键字:PWM 逆变电路 脉宽调制
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第1章 设计任务及要求
计算机仿真具有效率高，精度高，可靠性高和成本低等特点，已经广泛应用于电力电子电路(或系统)的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和实际能力，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，还可以和实际调试和调试相互补充，最大限度的降低设计成本，缩短系统的研制周期。可以说电路的计算机仿真技术大大加速了电路的设计和实验过程。通过本次仿真，学生可以初步认识电力电子计算机仿真的优势，并掌握电力电子计算机仿真的基本方法
PWM技术
PWM控制的基本原理很早就已经提出但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术，微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论，非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已出现了多种PWM控制技术的特点，到目前为止主要有一下8中方法。
相电压控制PWM
(1)等脉宽PWM法
VVVF(variable voltage variable frequence)装置在早期是采用PAM(plus Amplitude Modulation)控制技术来实现的其逆变部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压，等脉宽PWM法正是为了克服PAM的这个缺点而发展而来的，是PWM法中最为简单的一种，它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或者占空比可以调压，采取适当控制方法即可使电压与频率协调变化。相对于PWA，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中基波外，还包含较大的谐波分量
(2) 随机PWM
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在上世纪70年代至上世纪80年代，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5KHZ，电机绕组的谐波噪音及谐波造成的震动引起了人们的关注。为求其改善，随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪音，尽管噪音的总分贝数未变，单一固定频率为特征的有色噪音强度大大降级，即使如此，在，,,,已经广泛运用的今天，对于载波频率必须限制在最低频率的场合，随机,,,仍然有其特殊的价值;另一方面则说明消除机械和电磁噪音的方法不是盲目的地提高工作频率，随机,,,技术正是提供了一个分析，解决这种问题的新思路。
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,,,,(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的，目前实验最广泛的PWM法，采样控制中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相等。SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出地脉冲电压的面积与所希望输出地正玄波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值可以改变输出电压的频率和幅值。该方法的实现由以下几种方案。
(一 )等面积法
该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正玄波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生产PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得到的波形很接近于正玄波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。
(二 )硬件调制法
硬件调制法师为解决等面积法计算繁琐而提出的，其原理就是把所希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角形作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。其实现方法