基于PWM技术逆变器仿真的GUI设计

李艳 孙哲

摘要：本設计是采用MATLAB中的SIMULINK模块进行PWM逆变器的仿真，通过仿真实例得到仿真结果，并进行GUI界面设计，实现GUI与仿真连接，并给出不同参数下的波形对比，验证模型的正确性。

关键词：仿真;逆变器;GUI

中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）11-0004-02

0 引言

随着电力技术的飞速发展，逆变及变频技术广泛应用于工农业及国防各领域。特别是随着石油、煤、天然气等重大能源日益紧张，新能源开发利用受到越来越多人的重视。逆变技术作为新能源技术，在太阳能电池和燃料电池等新能源开发利用中起着至关重要的作用。

现在大量使用的逆变电路为SPWM逆变电路。PWM脉宽调制技术就是通过对一系列脉冲宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形。PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，从而确定了它在电力电子中的重要地位。

1 SPWM逆变器原理

SPWM控制技术就是将正弦波分成N等分，每一份都用一个矩形脉冲按面积等效原理，令这些矩形脉冲的幅值相等，则其脉冲宽度将按正弦规律变化，这种脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形叫做SPWM。

图1为单相桥式逆变电路。由两个半桥电路组合而成。四个与反并联续流二极管的IGBT组成，分别为VT1-VT4，基中VT1和VT4为一对桥臂，VT2和VT3为另一对桥臂。对应桥臂的管元件同时导通，两对交替分别导通180度。直流侧并联电容器，提供直流电压Ud，负载为阻抗负载，调制电路由单相交流正弦调制波形和三角载波组成，调制产生四个脉冲信号给IGBT提供触发信号。

2 SPWM逆变器的仿真

2.1 单极性SPWM仿真

单极性SPWM仿真模型如图2所示，电力电子器件采用“Universal Bridge”模块，在对话框中选择桥臂数为2，即为单相全桥电路，开关器件选反并联二极管的IGBT构成了逆变器;SPWM的脉冲信号发生器，使用的是Matlab中的PWM Generator模块。该模块的作用即为为产生PWM而用以控制IGBT等电桥的脉冲信号，载波频率的大小决定了一个周期内SPWM脉冲的密度。

2.2 双极性SPWM仿真模型图

对于双极性的电路来说设置基本与单极性的相同，只是双极性的产生SPWM的脉冲信号发生器，使用的是Matlab中的Discrete PWM Generator模块，此时在Generator mode选中选择1-arms bridge（2pulse），即两桥臂共需要2个脉冲信号用以控制开关管。

3 GUI设计

为了使输出波形更直观、方便，设计一可视GUI界面，实现GUI和仿真连接，在GUI可视界面中显示波形。操作界面由五个按钮和四个坐标系组成，按钮“单极性A”代表控制单极性SPWM仿真的直流侧电流和交流侧电流波形，显示在axes1;按钮“单极性U”控制的是单极性仿真的交流侧电压波形，显示在axes2;按钮“双极性A”控制的是双极性电流波形，显示在axes3;按钮“双极性U”控制双极性电压波形，显示在axes4;按钮“停止”控制仿真停止并退出GUI界面。如图3所示，是运行后的显示界面，这是通过M程序调用simulink中搭建好的仿真模型，从而在GUI界面直接显示仿真波形。

4 结语

在仿真界面修改参数，通过运行可视界面输出波形，可以得出载波频率的大小直接影响输出电流的波形的平滑波。负载越小系统进入稳态的时间越快，负载较大时动态过程会有较大的波动，且感性越大波形的峰值电压越小。

参考文献

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