基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
一、小组成员
指导教师
二、实验目的
1.深入理解三相桥式PWM逆变电路的工作原理。

2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建三相桥式PWM 逆变电路的仿真框图。

3.观察在PWM控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。

4.分别改变三角波的频率和正弦波的幅值，观察电路的频谱图并进行谐波分析。

三、实验平台
Matlab / simulink / simpowersystem
五、实验模块介绍
1. 正弦波，
电路常用到的正弦信号模
块，双击图标，在弹出的窗
口中调整相关参数。

其信号
生成方式有两种：Time
based和Sample based。

2. 锯齿波发
生器，产生一个时基和高度
可调的锯齿波序列。

块可以接受多个输入信号，3. 示波器，其模
每个端口的输入信号都将在
一个坐标轴中显示。

4. 关系运算
符，<、>、=等运算。

源，提供一个直流电源。

5. 直流电压
6. 三相RLC串联电路，电阻、电感、电容串联的三相电路，单位欧姆、亨利、法拉。

7. 电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。

8. 多路测量仪，可以接收该需要测模块的电压、电流或电压电流信号并输出。

9. IGBT/二极管，带续流二极管的IGBT模型.
10 为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.
六、实验原理
三相桥式PWM逆变电路图1-1如下：
图1-1三相桥式PWM逆变电路图
三相桥式PWM逆变电路波形
七、仿真实验内容
三相桥式PWM逆变电路仿真框如图1-2所示：
图1-2 三相桥式PWM逆变电路仿真框图
仿真参数设置如下：
三角波参数如图1-3所示：载波频率f=1kHz,周期T=1e-3s,幅值Ur=1V.
图1-3三角波参数图
正弦波参数，正弦信号A/B/C相位差为120，分别为0、2*pi/3、-2*pi/3，幅值都为1，如图1-4、1-5、1-6所示。

图1-4正弦波参数图
图1-5正弦波参数图
图1-6正弦波参数图
示波器参数设置如图1-7、1-8所示：采样时间Sample time 为1e-6s,端口number of axes 为4。

图1-7示波器参数设置
图
1-8示波器参数设置直流电源参数设置，U=50V ，如图1-9所示：
图1-9直流电源参数设置
阻感参数设置,R=10Ω,L=H
103如图1-10所示：
图1-11阻感参数设置
IGBT/Diode参数设置（按默认值），如图1-12所示：
图1-12 IGBT/Diode参数设置
仿真算法设置，如图1-13所示：
图1-13仿真算法设置
八、仿真实验分析
当正弦波幅值1、三角波频率1kHz时，三角波、正弦波的波形图1所示：
图1三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图2所示：
图2 PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图3所示：
图3负载相电压波形图 小结： 由图形可得：
1.逆变器的输出线电压PWM 波由+Ud,-Ud,0三种电平构成。

2.负载相电压PWM 波由+U d 3
2，-U d 3
2，+U d 3
1，-U d 3
1和0
共五种电平组成。

3. uUN(
实
-66.65-33.320V 33.31V 66.64V
测)V V
uUN(理论)-66.67
V
-33.33
V
0V 33.33V 66.67V
由上表格，可得出uUN的实测值与理论值相吻合。

负载输出电压频谱图4所示：
图4负载输出电压频谱图
当三角波的频率1kHz不变,改变正弦波的幅值分别为0.8、0.5、0.3观察波形的变化。

当正弦波的幅值为0.8时，波形变化如下：
三角波、正弦波的波形图5所示：
图5 三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图6所示：
图6PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图7所示：
图7 PWM波形和线电压uUV波形图负载输出电压频谱图8所示：
图8负载输出电压频谱图
当正弦波的幅值为0.5时，波形变化如下：三角波、正弦波的波形图9所示：
图9三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图10所示：
图10 PWM波形和线电压uUV波形图负载相电压波形图11所示：
图11负载相电压波形图
负载输出电压频谱图12所示：
图12负载输出电压频谱图
当正弦波的幅值为0.3时，波形变化如下：三角波、正弦波的波形图13所示：
图13三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图14所示：
图14 PWM波形和线电压uUV波形图负载相电压波形图15所示：
图15负载相电压波形图
负载输出电压频谱图16所示：
图16负载输出电压频谱图
小结：1.谐波的幅值越小，谐波的次数越高。

2.谐波的幅值越小，基谐波越小。

3.由负载输出电压频谱图可得
正弦波幅值基波分量THD(%)
1 49.96 68.58
0.8 39.96 91.64
0.5 24.98 139.52
0.3 14.96 198.11
当正弦波的幅值不变恒为1，改变三角波的频率分别为0.5kHz、2kHz、10kHz,波形变化如下：
当三角波的频率为0.5kHz时，波形如下：
三角波、正弦波的波形图17所示：
图17三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图18所示：
图18 PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图19所示：
图19负载相电压波形图
负载输出电压频谱图20所示：
图20负载输出电压频谱图
当三角波的频率为2kHz时，波形如下：三角波、正弦波的波形图21所示：
图21三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图22所示：
图22 PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图23所示：
图23负载相电压波形图
负载输出电压频谱图24所示：
图24负载输出电压频谱图
当三角波的频率为10kHz时，波形如下：三角波、正弦波的波形图25所示：
图25三角波、正弦波的波形图
PWM波形和线电压uUV波形图26所示：
图26PWM波形和线电压uUV波形图负载相电压波形图27所示：
图27负载相电压波形图
负载输出电压频谱图28所示：
图28负载输出电压频谱图
小结：1.随着三角波的频率增大，谐波次数不太稳定。

2. 随着三角波的频率增大，基谐波基本稳定。

3. 由负载输出电压频谱图可得
载波频率(kHz) 基波分量THD(%)
0.5 49.94 68.66
1 49.96 68.58
2 49.95 68.54
10 48.18 75.86
改变FFT settings 中Max Frequency，分别为
2000Hz 、4000Hz、6000Hz、8000Hz、10000 Hz,负载输出频谱图如下所示：
当2000Hz时，负载输出电压频谱图如图1-1所示：
图1-1负载输出电压频谱图
当4000Hz时，负载输出电压频谱图如图1-2所示：
图1-2负载输出电压频谱图
当6000Hz时，负载输出电压频谱图如图1-3所示：
图1-3负载输出电压频谱图
当8000Hz时，负载输出电压频谱图如图1-4所示：
图1-4负载输出电压频谱图
当10000Hz时，负载输出电压频谱图如图1-5所示：
图1-5负载输出电压频谱图
小结：
1.随着Max Frequency的增大，负载输出电压频谱图越清
晰。

2.随着Max Frequency的增大，谐波出现次数越明显。

九、实验体会
通过这次仿真实验，我们更深入理解了三相桥式PWM的逆变电路的工作原理，和掌握使用MATLAB软件做仿真实验。

在其过程中我们小组共同协作，找资料，搭建电路，最后完成仿真实验。

其中我们都收获了不少，在此，我们还要感谢老师的辛苦指导，使得我们的仿真实验顺利完成。