如何仿真三相橋式PWM逆變電路呢？

逆變，即直流-交流變換電路，能夠?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換為交流電能，今天要仿真的是三相橋式PWM逆變電路。

一、名詞解釋：

1.PWM(Pluse Widthmodulation)控制

脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，即對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或所需要的波形。

2.面積等效原理

在采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論，即將形狀不同但面積相等的窄脈沖加之于線性慣性環(huán)節(jié)時(shí)，得到的輸出效果基本相同。

如上圖(a)(b)(c)(d)所示的四個(gè)窄脈沖，分別是矩形波、三角波、正弦半波形窄脈沖以及理想單位脈沖函數(shù)，如果分別以它們?yōu)椴ㄐ蔚碾妷涸磚(t)在零時(shí)刻突加到電阻、電感串聯(lián)負(fù)載上，如下圖所示，且負(fù)載時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于激勵(lì)脈沖持續(xù)時(shí)間，那么得到的響應(yīng)i(t)如下圖所示：

可見(jiàn)，該環(huán)節(jié)對(duì)面積相等的各窄脈沖響應(yīng)在下降段形狀基本一致，只是在上升段不同，這是因?yàn)槌掷m(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的下降時(shí)段體現(xiàn)了響應(yīng)的低頻成分，持續(xù)時(shí)間短的上升段體現(xiàn)了反應(yīng)的高頻分量。

3.SPWM(Sinusoidal pulse width modulation)

正弦脈沖寬度調(diào)制，即脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，如下圖是用等面積窄脈沖序列等效正弦半波的圖示。

4.PWM波形控制技術(shù)

（1）計(jì)算法：如果給出了逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)，PWM波形中各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)。按照計(jì)算結(jié)果控制逆變電路各開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。這種方法稱為計(jì)算法。（計(jì)算法太復(fù)雜，而且當(dāng)需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化）

（2）調(diào)制法:即把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角形或鋸齒波作為載波，其中等腰三角形應(yīng)用最多，因?yàn)榈妊切稳我稽c(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如果在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以得到寬度正比于信號(hào)幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求。在調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，所得到的的就是SPWM波。

三相橋式PWM逆變電路的建模與仿真

** 一、電路拓?fù)浼半妷?a href="http://ttokpm.com/tags/電流/" target="_blank">電流波形**

二、電路仿真模型

PWM調(diào)制采用雙極性控制方式，U、V和W三相的PWM控制通常公用一個(gè)三角波載波uc ，三相的調(diào)制 信號(hào)urU 、urV和urW依次相差120°。

三、各個(gè)模塊參數(shù)設(shè)置：

1.正弦波發(fā)生器： 采用三個(gè)正弦波發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生A、B、C三相的正弦波調(diào)制波形。

2.調(diào)制波輸入“PluseGenerator(2-Level)”模塊產(chǎn)生開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)。

我們點(diǎn)開(kāi)此模塊的help，可以查看幫助手冊(cè)：

可以看到，里面介紹了自然采樣、規(guī)則采樣以及模塊參數(shù)設(shè)置等等

本次仿真采用外部輸入調(diào)制波的方式，調(diào)制度為，0.8調(diào)制波頻率50Hz,開(kāi)關(guān)頻率5000Hz。具體設(shè)置如下：

3.在scope1的多路測(cè)量?jī)x測(cè)量負(fù)載R的電壓和電流

4.使用Neutral公共連接點(diǎn)標(biāo)記兩個(gè)相同的節(jié)點(diǎn)。 設(shè)置節(jié)點(diǎn)編號(hào)，相同編號(hào)的節(jié)點(diǎn)表示為同一節(jié)點(diǎn)，本次仿真通過(guò)node1和node2測(cè)量逆變器A相輸出和負(fù)載公共連接點(diǎn)N點(diǎn)之間的電壓。

5.電感L和電阻R參數(shù)設(shè)置

三相濾波電感L為1mH,三相負(fù)載電阻R為0.5Ω

四、仿真結(jié)果

設(shè)置仿真時(shí)間為0.1s

放大后的波形