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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：
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城建学院
目录
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 ..................................................... 8 5.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 .............................. 10 5.3三相逆变电源总体电路仿真建模 .............................. 12 6、仿真结果 .................................................... 13 6.1直流升压斩波电路仿真结果 .................................. 13 6.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 .......................... 14 6.3闭环反馈电路仿真实现结果 .................................. 14 6.4三相逆变电源总体仿真实现结果 .............................. 15 四、心得体会....................................................... 17 五、参考文献....................................................... 18
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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
ud2V1UVD1V3VD3V5VD5VVD4V6VD6V2ud2urVurWucurUV4WVD2N调制电路
图1 三相桥式PWM型逆变电路
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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uc，三相的调制信号urU、urV和urW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urU?uc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N'的输出电压uUN'?Ud/2 。当urU?uc时，V4导通，V1关断，则uUN'??Ud/2。 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，
uUN、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。
'uVN'和uWN'的PWM波形都只有?Ud/2两种电平。
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。
LfiiAViAB LfiiBViBCLfiiCVLBC VLAB aCfiabLloadiiARloadicabCfibcVLCA CfLloadiLBRloadLloadc图2 L-C输出滤波器得到的电流和电压方程
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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：
iA?iLA?iLCA?iLAB?iA?iLA?CfdVLCAdVLAB?Cf?0 （1-1） dtdt3
节点b：
iB?iLB?iLAB?iLBC?iB?iLB?CfdVLBCdVLAB?Cf?0 （1-2） dtdt节点c：
iC?iLC?iLBC?iLCA?iC?iLC?CfdVLBCdVLCA?Cf?0 （1-3） dtdt其中，idVLABLAB?Cdt，idVLBCdVLCAfLBC?Cfdt，iLCA?Cfdt VLAB?VLBC?VLCA?0 （1-4）
由以上四式计算可得：
??dVLAB?dt?13C(ii1A?B?iLA?iLB)?(iAB?iLAB)f3Cf???dVLBC?1?dt3C(i1B?iC?iLB?iLC)?(iBC?iLBC) f3Cf??dVLCA??1?dt3C(i1C?iA?iLC?iLA)?C(iCA?iLCA)f3f根据基尔霍夫定律，可列出逆变电路输出部分的电压方程：
??ViAB?VA?Lf?VLAB?VB?Lf?LdiABf?VLAB?dt??VdiBC?iBC?VB?Lf?VLBC?VC?Lf?Lfdt?VLBC ???ViCA?VC?Lf?VLCA?VA?Lf?LdiCAfdt?VLCA由（1-6）式可转化为：
??diAB??1V1?dtLLAB?ViABfLf???diBC??1V1?dtLLBC?ViBC (1-7) fLf??diCA???1V1?dtLLCA?fLViCAf4
1-5） （1-6）（
三相桥式PWM逆变器仿真研究-城建课设
