從以往的仿真經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，單相逆變器仿真是一個(gè)簡(jiǎn)單、不需要太多計(jì)算與調(diào)試就可以實(shí)現(xiàn)基本正弦波的輸出。如果輸出電壓不理想，調(diào)整調(diào)整載波頻率、電感、電容也可以勉強(qiáng)的輸出正弦波。但是當(dāng)涉及到逆變器的閉環(huán)控制、三相逆變器的開(kāi)環(huán)閉環(huán)仿真時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)調(diào)試變得困難，瞎湊參數(shù)也湊不出理想的波形。復(fù)雜一些涉及到并網(wǎng)逆變器、直接功率控制等控制方法的仿真更是難上加難。此時(shí)就會(huì)想到數(shù)學(xué)模型的魅力。根據(jù)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)、設(shè)計(jì)閉環(huán)環(huán)路控制才是王道。因此從簡(jiǎn)單的單相逆變器重新開(kāi)始學(xué)習(xí)。本次學(xué)習(xí)不注重逆變器原理的仿真，主要學(xué)習(xí)一些關(guān)鍵公式的推到，并通過(guò)仿真的形式驗(yàn)證關(guān)鍵公式。
1 單相逆變器的基本原理
簡(jiǎn)單介紹一下工作原理：
在SPWM調(diào)制下，1、4互補(bǔ)導(dǎo)通，2、3互補(bǔ)導(dǎo)通。1、4導(dǎo)通輸出+Vdc，2、3導(dǎo)通輸出-Vdc。14、23導(dǎo)通時(shí)間由SPWM調(diào)制計(jì)算得出。所以可以將你便電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化電路如下：
可以把逆變電路分為兩個(gè)部分。1 SPWM波產(chǎn)生電路 2 LC濾波電路
SPWM波產(chǎn)產(chǎn)生的是方波，逆變電路想要輸出的是一個(gè)正弦波。兩者除了在波形上有差距，最本質(zhì)的差距就是方波內(nèi)包含想要輸出的正弦波以及不想要輸出的雜波。這個(gè)雜波就是諧波。
LC濾波器，就起到把其余雜波濾掉的功能，同時(shí)不能濾掉我們希望得到的波形。
所以就需要搞清楚三個(gè)問(wèn)題。
1 我們想要輸出的正弦波是什么。如何確定SPWM方波內(nèi)包含期望輸出的正弦波？
2 SPWM方波內(nèi)除了期望的正弦波，還包含什么樣的波？
3 LC濾波器能濾除什么樣的波？
問(wèn)題1：
SPWM調(diào)制的原理：將期望輸出電壓作為調(diào)制波，將高頻三角波作為載波，將調(diào)制波與載波進(jìn)行比較。當(dāng)調(diào)制信號(hào)大于載波信號(hào)時(shí)，逆變器輸出電壓為正，當(dāng)調(diào)制信號(hào)小于載波信號(hào)時(shí)，逆變器輸出電壓為負(fù)。這個(gè)過(guò)程就是調(diào)制。PWM調(diào)制的基礎(chǔ)原理：對(duì)于具有慣性的環(huán)節(jié)而言，如果多個(gè)窄脈沖的面積（沖量）相等，即使它們的形狀不同，這些窄脈沖加在環(huán)節(jié)上的效果也是基本相同的。
通過(guò)PWM調(diào)制就可以將調(diào)制波這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)就是一個(gè)連續(xù)的波形。而轉(zhuǎn)化呈的數(shù)字信號(hào)是一個(gè)僅包含0 1的信號(hào)，表現(xiàn)形式就是一個(gè)方波。而方波的脈沖的寬度就包含著那個(gè)模擬信號(hào)的信息。我們調(diào)制波為我們期望輸出的波形，SPWM調(diào)制出來(lái)的SPWM方波內(nèi)就包含著我們期望輸出波形。
問(wèn)題2
SPWM方波的諧波含量。
根據(jù)傅里葉變換可知，每一個(gè)周期性的信號(hào)，都是由不同頻率、幅值、相位的正弦波組成。因此可以根據(jù)傅里葉的理論分析出SPWM波內(nèi)的波形組成，這個(gè)過(guò)程就是傅里葉變換。傅里葉變換可以通過(guò)傅里葉展開(kāi)式計(jì)算，（我也嘗試學(xué)著推到SPWM方波傅傅里葉展開(kāi)式，但沒(méi)有找到具體的推導(dǎo)過(guò)程。自我感覺(jué)就算找到也不理解），本文不對(duì)詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程做過(guò)多闡述，僅借用文獻(xiàn)[1][2]的結(jié)果 ，后續(xù)將通過(guò)仿真全方面驗(yàn)證SPWM方波的諧波含量。
文獻(xiàn)[1]基于MATLAB的單相SPWM逆變電路諧波分析-付江夢(mèng)
文獻(xiàn)[2]SPWM單相逆變電路的諧波分析-胡賽純