三相逆变器双极性SPWM调制技术的仿真

一、三项逆变器SPWM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)、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。

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1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲

二、SPWM控制方式

SPWM包括单极性和双极性两种调制方法，

（1）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。

（2）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2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 = fc / fr

调制度――调制波幅值Ar与载波幅值Ac之比，即Ma＝Ar/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。

三．各个电路分析及其模块：

（1）主电路：

（2）测量电路：主要是测量相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形。

（3）脉冲电路：封装在子模块中

（4）调制电路：

四．结果分析

1）R=2，l=0.1，fc=600，fr=50 相电流：

线电压：

三相桥式SPWM逆变电路共用一个载波时，输出线电压中的谐波角频率为

nckr(6-11)

式中，n=1,3,5,…时，k=3(2m－1)±1，m=1,2,…；

n=2,4,6,…时，

相电压：

频谱图：

频谱分析：

从中可以看出SPWM逆变电路输出线电压不含有低次谐波，并且载波频率的整数倍的谐波没有了，谐波中幅值较高的是 Wc+2Wr和2Wc+Wr. 2）R=2，l=0.1，fc=1500，fr=50

2）R=2，l=0.1，fc=200，fr=50

通过上面比较可知道：

用subplot作图函数得到各个的线电压，相电压，相电流： subplot(3,1,1);

plot(a.time,a.signals(1).values,'b'); title('A相电压'); subplot(3,1,2);

plot(a.time,a.signals(2).values,'r'); title('B相电压'); subplot(3,1,3);

plot(a.time,a.signals(3).values,'y'); title('C相电压');

subplot(3,1,1);

plot(b.time,b.signals(1).values,'b'); title('AB电压'); subplot(3,1,2);

plot(b.time,b.signals(2).values,'r'); title('BC电压'); subplot(3,1,3);

plot(b.time,b.signals(3).values,'y'); title('CA电压');

subplot(3,1,1);

plot(c.time,c.signals(1).values,'b'); title('A相电流'); subplot(3,1,2);

plot(c.time,c.signals(2).values,'r'); title('B相电流'); subplot(3,1,3);

plot(c.time,c.signals(3).values,'y'); title('C相电流');

参考文献：