【仅供参考】

【2022.11西南交大电力电子仿真】

目录

1 开环单相桥式SPWM逆变电路搭建及波形记录

2  闭环单相桥式SPWM逆变电路搭建及波形记录

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1 开环单相桥式SPWM逆变电路搭建及波形记录

        采用单极性调制法，按老师PPT（如下图）所示进行单相桥式SPWM逆变电路的搭建。

        仿真要求建立直流输入电压330V，交流输出电压有效值220V、频率50Hz，载波频率5kHz的单相桥式SPWM逆变电路。若三角载波的幅值为1V，则根据老师PPT（如下图）可知正弦调制波的幅值应该为1V*220V*1.414/330V≈0.9428V。

        搭建仿真电路如图：

        通过MATLAB中的８通道Scope示波器模块，可观测到载波uc、调制波uf1、调制波uf2、控制信号uT1、uT2、uT3、uT4的波形如图：

        根据仿真结果，测得输出电压周期为20ms，即输出交流电压频率为50Hz；测得输出电压有效值（由输出电压Uo通过RMS模块得到）稳定在217.8Ｖ附近，与理论值相差不超过1%。负载电压、负载电流、输入电流波形如图：

2  闭环单相桥式SPWM逆变电路搭建及波形记录

        通过加入Breaker断路器模块，使负载电阻分别于0.625s与1.875s时并联上20Ohms的电阻，使整体负载值由20Ohms突变为10Ohms；于1.25s断去并联支路，使整体负载值由10Ohms突变为20Ohms。（题目仅要求由20Ohms突变为10Ohms的情况，但本人想测试由10Ohms突变为20Ohms时控制器是否也能使输出电压达到预期效果）即使负载值于0~0.625s、1.25s~1.875s时保持在20Ohms；于0.625s~1.25s、1.875s~2.5s时保持在10Ohms。PI控制器中的KP=0.1、KI=500。

        搭建仿真电路如图：

        由可观测知：在开环控制下，负载值为10Ohms时，输出电压有效值稳定在211.2V左右；负载值为20Ohms时，输出电压有效值稳定在217.8V左右。均不能达到预期值。在负载值由20Ohms突变为10Ohms时和由10Ohms突变为20Ohms时，均会产生较大波动，其瞬时偏差电压最大可达11V。

        而对比之下，闭环控制下，负载值不管为10Ohms还是为20Ohms，其输出电压有效值都能稳定在220V，如出现偏差，偏差电压值仅为0.1V。仅在负载值由20Ohms突变为10Ohms时，会产生波动，其持续时间仅为0.02s，波动电压最大瞬时偏差值为6V；而负载值由10Ohms突变为20Ohms时，输出电压有效值几乎没有波动。可见闭环控制下，控制效果良好。

        在闭环控制（左侧）与开环控制（右侧）分别控制下，输出电压、输出电流、输入直流电流与输出电压有效值变化波形对比如下图：