采用MATLAB仿真软件对采用SPWM和SVPWM两种调制策略的三相两电平逆变器进行仿真建模。电路拓扑如图2-30所示,逆变器具体仿真参数如下: u ea 、 u eb 、 u ec 为输入380V交流电压,输出端接三相交流阻感负载( R =36Ω, L =70mH),逆变器功率管开关频率为20kHz。
图2-30 三相两电平逆变器电路拓扑图
三相两电平逆变器采用SPWM调制策略的仿真模型如图2-31所示,380V 50Hz三相交流电压通过三相AC-DC整流桥和1mF滤波电容变为直流,再通过DC-AC逆变桥接三相阻感负载。逆变桥的6个开关管通过SPWM模块生成的驱动信号驱动,其中SPWM模块的仿真模型如图2-32所示。图2-33所示为SPWM调制时三相逆变器瞬态仿真波形,其中,S1、S4、S3、S6、S5、S2分别为逆变桥6个开关管VT 1 、VT 4 、VT 3 、VT 6 、VT 5 、VT 2 的驱动电压波形;uar、ubr、ucr分别为A、B、C三相调制波波形,ucm为载波波形;ia、ib、ic分别为A、B、C三相负载电流波形;ua、ub、uc分别为A、B、C三相负载电压波形。稳态时,负载电流滞后输出电压31.42°,直流母线电压为532.4V,输出电压基波幅值为212V,母线电压直流电压利用率为0.4,调制系数 M =0.8。
图2-31 三相两电平逆变器SPWM调制策略的仿真模型
图2-32 SPWM模块
图2-33 三相两电平逆变器SPWM调制策略的仿真波形
三相两电平逆变器采用SVPWM调制策略的仿真模型如图2-34所示,其中SVPWM模块的仿真模型如图2-35所示。图2-36所示为SVPWM调制时三相逆变器瞬态仿真波形,其中sec为扇区波形,ual为 α 轴参考电压波形,ual信号幅值为212 * sqrt(1.5),其他信号与图2-33相同。通过对比可知,在相同直流电压利用率的情况下,SVPWM的调制系数 M 为0.69,小于SPWM调制系数;也就是在相同调制系数的情况下,逆变器采用SVPWM调制策略的直流电压利用率高于采用SPWM调制策略的直流电压利用率,与2.2节理论分析一致。
图2-34 三相两电平逆变器SVPWM调制策略的仿真模型
图2-35 SVPWM模块
图2-36 三相两电平逆变器SVPWM调制策略的仿真波形
SVPWM模块的函数SPWMa的程序如下: