基于Matlab/Simulink的三相SPWM逆变器的建模与仿真

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【摘要】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，SPWM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。SPWM技术成为

目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。因此，研究SPWM逆变器的基本工作

原理和作用特性意义十分重大。

本文主要通过对三相SPWM逆变器的Matlab/Simulink建模与仿真，研究逆变

电路的输入输出及其特性，以及一些参数的选择设置方法。Simulink是MATLAB

中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系

统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数

字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

关键词：SPWM三相逆变器Mmatlab/Simulink建模与仿真

1．三相电压型桥式逆变电路

该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

载波uc，三相的调制信号urU、urV和urW一次相差120°。U、V和W各相

功率开关器件的控制规律相同，现以U相为例来说明。当urUuc时，给上桥

臂V以导通信号，给下桥臂V以关断信号，则U相相对于直流电源假想中点

14

N的输出电压u=U/2。当urUuc时，给V以导通信号，给V以关断信号，

UNd41

VV

则u=-U/2。和的驱动信号始终是互补的。当给（）加导通信号时，

VV

UNd1414

V

可能是（）导通，也可能是二极管（）续流导通，这要由阻感负载

VVV

14D1D4

中电流的方向来决定。V相和W相的控制方式都和U相相同。

图1三相桥式逆变电路原理图

2.SPWM逆变器的工作原理

PWM的全称是PulseWidthModulation（脉冲宽度调制），它是通过改变方

波的占空比来改变等效的输出电压。广泛的应用于电动机调速和阀门控制，比

如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式。

所谓的SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占

空比按正弦规律排列，这样的输出波形经过适当的滤波就可以得到正弦波输出。

它广泛的应用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相

SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。

由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N

等分。然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的

等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样，

由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。同样，正弦波

的负半周也可用相同的方法来等效。

这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。由于各脉冲的幅值

相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，这种交一直一交变频

器中的整流器采用不可控的二