三相桥式PWM逆变器仿真研究-城建课设.docxVIP

运动控制系统课程设计 课题：三相桥式PWM逆变器仿真研究 系 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 成 绩： 河南城建学院 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、设计目的 2 二、设计任务及要求 2 三、方案设计 2 1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 2 2、状态空间模型 3 3、系统的可控性和可观测性 6 3.1 可控性判断 6 3.2 可观测性判断 6 4、整体方案设计 7 5、仿真建模 7 5.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 9 5.3三相逆变电源总体电路仿真建模 11 6、仿真结果 11 6.1直流升压斩波电路仿真结果 11 6.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 12 6.3闭环反馈电路仿真实现结果 13 6.4三相逆变电源总体仿真实现结果 13 四、心得体会 15 五、参考文献 16  一、设计目的 随着电力电子技术，计算机技术，自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，PWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列有点，是一种比较好的波形改善法。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。PWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。因此，研究PWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 二、设计任务及要求 自拟负载，可选用电机或阻感负载等，画出系统主电路和控制电路的结构图，并进行仿真或实验验证系统的合理性。 三、方案设计 1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 图1 三相桥式PWM型逆变电路  图1是三相桥式逆变电路，这种电路采用双极性控制方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波，三相的调制信号、和依次相差120°。U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同，现以U为例来说明。当 EQ 时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点的输出电压 。当时，V4导通，V1关断，则。 V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是二极管VD1(VD4)续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。、和的PWM波形都只有两种电平。 2、状态空间模型 图2显示了L-C输出滤波器得到的电流和电压方程。 图2 L-C输出滤波器得到的电流和电压方程 根据基尔霍夫定律，节点a、b、c可列出下列电流方程方程 节点a： （1-1） 节点b： （1-2） 节点c： （1-3） 其中，，， （1-4） 由以上四式计算可得： （1-5） 根据基尔霍夫定律，可列出逆变电路输出部分的电压方程： （1-6） 由（1-6）式可转化为： (1-7) 根据基尔霍夫定律，可以列出负载回路的电压方程： （1-8） 由（1-8）可以转化成 (1-9) 由此可将（1-5）、（1-7）、（1-9）写成矩阵的形式： （1-10） 其中， ，， ，L 根据（1-10）我们可以建立此模型的状态空间模型： 状态方程： 输出方程： 其中，状态向量，输入向量， 输出向量 系统矩阵， 输入矩阵， 输出矩阵，直接传递矩阵D=0 3、系统的可控性和可观测性 3.1 可控性判断 用可控性的秩判据来判断系统能控性，系统状态完全能控的充分必要条件是能控性矩阵满秩，即。MATLAB中的ctrb指令求出可控性矩阵，=9，由于可控性矩阵满秩，所以此系统可控。调用格式为： =ctrb（A,B） TA= ctrb (A,B); rank(TA) ans = 9 3.2 可观测性判断 用系统可观测性的秩判据来判断系统能观性，系统状态完全能观的充要条件是可观测性矩阵满秩。MATLAB中的obsv指令可以求得可观测性矩阵，=9，由于可观测性矩阵满秩，所以此系统可观。调用格式为： =obsv（A,C） TC= obsv (A,C); rank(TC) ans =