基于PWM技術逆變器仿真的GUI設計

李艷 孫哲

摘要：本設計是采用MATLAB中的SIMULINK模塊進行PWM逆變器的仿真，通過仿真實例得到仿真結果，并進行GUI界面設計，實現GUI與仿真連接，并給出不同參數下的波形對比，驗證模型的正確性。

關鍵詞：仿真;逆變器;GUI

中圖分類號：TM464 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0004-02

0 引言

隨著電力技術的飛速發展，逆變及變頻技術廣泛應用于工農業及國防各領域。特別是隨著石油、煤、天然氣等重大能源日益緊張，新能源開發利用受到越來越多人的重視。逆變技術作為新能源技術，在太陽能電池和燃料電池等新能源開發利用中起著至關重要的作用。

現在大量使用的逆變電路為SPWM逆變電路。PWM脈寬調制技術就是通過對一系列脈沖寬度進行調制，來等效的獲得所需要的波形。PWM控制技術正是有賴于在逆變電路中的應用，從而確定了它在電力電子中的重要地位。

1 SPWM逆變器原理

SPWM控制技術就是將正弦波分成N等分，每一份都用一個矩形脈沖按面積等效原理，令這些矩形脈沖的幅值相等，則其脈沖寬度將按正弦規律變化，這種脈沖寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形叫做SPWM。

圖1為單相橋式逆變電路。由兩個半橋電路組合而成。四個與反并聯續流二極管的IGBT組成，分別為VT1-VT4，基中VT1和VT4為一對橋臂，VT2和VT3為另一對橋臂。對應橋臂的管元件同時導通，兩對交替分別導通180度。直流側并聯電容器，提供直流電壓Ud，負載為阻抗負載，調制電路由單相交流正弦調制波形和三角載波組成，調制產生四個脈沖信號給IGBT提供觸發信號。

2 SPWM逆變器的仿真

2.1 單極性SPWM仿真

單極性SPWM仿真模型如圖2所示，電力電子器件采用“Universal Bridge”模塊，在對話框中選擇橋臂數為2，即為單相全橋電路，開關器件選反并聯二極管的IGBT構成了逆變器;SPWM的脈沖信號發生器，使用的是Matlab中的PWM Generator模塊。該模塊的作用即為為產生PWM而用以控制IGBT等電橋的脈沖信號，載波頻率的大小決定了一個周期內SPWM脈沖的密度。

2.2 雙極性SPWM仿真模型圖

對于雙極性的電路來說設置基本與單極性的相同，只是雙極性的產生SPWM的脈沖信號發生器，使用的是Matlab中的Discrete PWM Generator模塊，此時在Generator mode選中選擇1-arms bridge（2pulse），即兩橋臂共需要2個脈沖信號用以控制開關管。

3 GUI設計

為了使輸出波形更直觀、方便，設計一可視GUI界面，實現GUI和仿真連接，在GUI可視界面中顯示波形。操作界面由五個按鈕和四個坐標系組成，按鈕“單極性A”代表控制單極性SPWM仿真的直流側電流和交流側電流波形，顯示在axes1;按鈕“單極性U”控制的是單極性仿真的交流側電壓波形，顯示在axes2;按鈕“雙極性A”控制的是雙極性電流波形，顯示在axes3;按鈕“雙極性U”控制雙極性電壓波形，顯示在axes4;按鈕“停止”控制仿真停止并退出GUI界面。如圖3所示，是運行后的顯示界面，這是通過M程序調用simulink中搭建好的仿真模型，從而在GUI界面直接顯示仿真波形。

4 結語

在仿真界面修改參數，通過運行可視界面輸出波形，可以得出載波頻率的大小直接影響輸出電流的波形的平滑波。負載越小系統進入穩態的時間越快，負載較大時動態過程會有較大的波動，且感性越大波形的峰值電壓越小。

參考文獻

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