武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
图3-4 双极性PWM逆变电路仿真模型
电路中RLC皆取默认值，DC Voltage Source值取为110V，仿真后scope输出波形如下图所示：
图3-5 双极性PWM逆变电路Scope输出波形
3.2.2单极性SPWM控制原理及Simulink仿真
9
武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
所谓的单极性是指在调制信号波的半个周波内三角载波有零、正或零、负一种极性变化，单极性型SPWM信号的产生比双极性复杂些，要按调制波每半个周期对调制波本身或者载波进行一次极性反转，其仿真原理图如下图所示：
图3-6 单极性SPWM信号仿真原理图
将该模块做封装后来驱动单相全桥逆变电路，为了使模型结构更加清晰，本次仿真采用Simulink库中自带的“Universal Bridge(通用桥)”代替由电力电子器件组合而成的桥式逆变电路，仿真模型如下图所示：
图3-7单极性PWM逆变电路仿真模型
在“Universal Bridge”模块的属性对话框中，令桥臂数为2即构成单相桥式逆变电路；在“DC Voltage Source”中将直流电压值设为110V；PWM发生器的调制度设为0.5，频率设为50Hz，载波频率设为基波频率的15倍，所以令fc=750，即可开始仿真，仿真后Scope输出波形如下图所示：
10
武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
图3-8 单极性PWM逆变电路Scope输出波形
4升压电路的分析论证及仿真
前文提到过升压有两种方案，一是先进行升压再进行逆变，二是先进行逆变再进行升压，这一节主要讨论先通过Boost电路升压再进行逆变的方法。
4.1 Boost电路工作原理
升压斩波电路如下图所示。假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton。V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为(U0?E)I1toff，稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，即
EI1ton=(U0-E)I1toff (4-1)
化简得：
U0=TE (4-2) toff输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路，也称之为Boost变换器。 T与toff的比值为升压比，将升压比的倒数记作β，则
????1 (4-3)
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因 ：L储能之后具有使电压泵升的作用，并且电容C可将输出电压保持住。
11
武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
i1LioVDEVCuoR
图4-1 Boost电路原理图
4.2 Boost电路的Simulink仿真
在Simulink中建立Boost电路的仿真模型，如下图所示：
在“DC Voltage Source”中设置其幅值为110V；在“Pulse Generator”中设置Period=0.0001S，Pulse Width(占空比)=64.6%，这样才能使输出为311V(2202V)。
图4-2 Boost电路仿真模型
仿真后Multimater输出波形如下图所示：
12
武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
Ub: R500400300200100000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2
图4-3 Boost电路Multimeter输出波形
从图中可以看出Boost响应曲线具有超调趋势，超调量的大小与L和C值的选取有关，一般希望超调量越小越好，纹波越小越好，调节时间越短越好，为了保证这几点，需要采用附加控制策略，这样使系统变得复杂，经过这样一番分析我决定采用先逆变后升压的方法，采用升压变压器，其参数设置相对简便，同时也可以的到良好的效果。
5滤波器设计
采用SPWM控制方式输出的电压波形中含有基波同时含有与载波频率整数倍及其附近的谐波，载波比越高，最低次谐波离基波便越远，也容易进行滤波。
比较常用的是LC低通滤波器，其电路图如下图所示：
图5-1 LC低通滤波器
通过适当的选取滤波器的截止频率：
fL=12*?LC (5-1)
使其远小于PWM电压中所含有的最低次谐波频率，同时又远大于基波频率，就可以在输出端得到较为理想的正弦波。
可以证明上述LC低通滤波器的传递函数为：
13
PWM逆变器Matlab仿真解析
