课程设计前言
前言
电力电子应用技术综合了微电子、电路、电机学、自动控制等多科学知识，是电能变换与控制的核心技术，在工业、能源、交通、国防等各个领域发挥着越来越重要的作用。
然而，由于电力电子器件所固有的非线性特性，使得对电力电子电路及系统的分析十分困难。现代计算机仿真技术通过在计算机平台上模拟实际的物理系统，为电力电子电路及系统的分析提供了有效的方法，大大简化了电力电子和传动系统的分析与设计过程，成为研究电力电子应用技术的重要手段。计算机仿真需要用数学模型代替实际的电力电子装置，通过数值方法求解数学方程，获得电力电子电路及系统中各状态变量的运动规律。但是，复杂的数学模型、数值计算及编程过程依然需要耗费巨大的工作量，阻碍了计算机仿真技术在工程中的应用。
为此，出现了PSPICE、SABER、MATLAB等适用于电力电子电路及系统的专用仿真软件。这些软件将各种功能子程序模块化，提供了完善的部件模型，用户只需简单的操作便可完成给定系统的仿真。目前，MATLAB已涉及通信、信号处理、电气工程、人人工智能等诸多领域。MATLAB中提供的“SimPowerSystems”，是进行电力电子系统仿真的理想工具，SimPowerSystems中的模型关注器件的外特性，易于与控制系统相连接。SimPowerSystems模型库中包含常用的电源快、电力电子器件模块、电机模型以及相应的驱动模块、控制和测量模块，使用这些模块进行电力电子电路系统、电力系统、电力传动等的仿真，能够简化编程工作，以直观易用的图形方式对电气系统进行模拟描述。
直流-交流（DC-AC）变换电路，又称为逆变器(inverter)，能够将直流电能转换为交流电能。逆变电路可做多种分类，按功率器件可分为半控器件逆变电路和全控器件逆变电路。前者采用晶闸管器件，负载换流或者外接电路强制换流，正逐渐被采用GTO、IGBT等器件的全控器件逆变器所代替。按直流电源形式可分为电压源逆变器和电流源逆变器。按输出波形，可分为方波逆变器、正弦波逆变器等。本次课程设计将采用SPWM调制技术进行单相逆变器的仿真。
一、逆变器SPWM调制原理
PWM技术的理论基础为面积等效原理，即将形状不同但面积相等的窄脉冲加之于线性惯性环节时，得到的输出效果基本相同。若采用标准正弦波作为PWM调制波，常称为SPWM，是目前应用较多的一种逆变控制技术。
图形
单相全桥SPWM逆变主电路图：
二、双极性SPWM调制原理
SPWM采用调制波为频率为f的正弦波
U=UmSinwt w=2*pi*f
载波Uc是幅值为Ucm、频率为fc的三角波。
载波信号频率fc与调制信号频率f之比称为载波比，可用N来表示，即N=fc/f。 正弦调制信号与三角载波信号的幅值之比可定义为调制深度m,m=Um/Ucm。
通常采用U与Uc相比较的方法生成PWM信号：当U>Uc时，功率开关V1、V4导通，逆变电路输出电压Uo等于Ud；当U
工程上对SPWM逆变器常采用电压平均值模型进行输出基波电压的计算。当载波频率远高于输出电压基频且调制深度m
U1m=mUd
这是SPWM的一个重要关系，它表明在mf的条件下，SPWM逆变器输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化。因此，通过控制调制信号，可方便地调节逆变器输出电压的频率和幅值。
在线性调制区内，m=1时输出电压的基波幅值达到最大，即Ud。与单相方波逆变器相比，SPWM逆变器的直流利用率只有其0.7854倍。