PWM 发生器（三电平）

为 PWM 控制的三电平变换器生成脉冲

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Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics / Power Electronics Control

描述

PWM 发生器（三电平）模块为采用三电平拓扑的基于载波的脉宽调制（PWM）变换器生成脉冲。该模块可以控制三种不同变换器类型的开关器件（FET、GTO 或 IGBT）：单相半桥（一个桥臂）、单相全桥（两个桥臂）或三相桥（三个桥臂）。

参考信号（Uref 输入），也称为调制信号，经过自然采样并与两个对称的、电平偏移的三角载波进行比较。

下图显示了如何为单相半桥三电平变换器生成脉冲。

变换器桥臂可以具有三种状态：+1、0 或 -1。当参考信号大于正载波时，桥臂状态为 +1；当参考信号小于负载波时，桥臂状态为 -1。

否则，状态为 0。根据桥臂的当前状态，生成相应的脉冲。

状态	Q1	Q2	Q3	Q4
1	1	1	0	0
0	0	1	1	0
−1	0	0	1	1

生成一个桥臂的四个脉冲需要一个参考信号。对于单相全桥变换器，需要第二个参考信号来生成第二个桥臂的四个脉冲。该信号是通过将原始参考信号相移 180 度在内部生成的。对于三相桥，需要三个参考信号来生成 12 个脉冲。

参考信号也可以由 PWM 发生器内部生成。在这种情况下，需要指定调制指数、输出电压频率和相位。

参数

发生器类型

指定要生成的脉冲数。模块生成的脉冲数与要控制的桥臂数成正比。

选择 单相半桥（4 个脉冲） 来触发单相半桥变换器的自换相器件。脉冲 (1, 2) 触发上管器件，脉冲 (3, 4) 触发下管器件。

选择 单相全桥（8 个脉冲） 来触发单相全桥变换器的自换相器件。随后生成八个脉冲。脉冲 (1, 2) 和 (5, 6) 触发第一个和第二个桥臂的上管器件。脉冲 (3, 4) 和 (7, 8) 触发第一个和第二个桥臂的下管器件。

选择 三相桥（12 个脉冲）（默认）来触发三相桥变换器的自换相器件。脉冲 (1, 2)、(5, 6) 和 (9, 10) 触发第一、第二和第三个桥臂的上管器件。脉冲 (3, 4)、(7, 8) 和 (11, 12) 触发三个桥臂的下管器件。

工作模式

当设置为 未同步（默认）时，未同步载波信号的频率由 载波频率 参数决定。

当设置为 同步 时，载波信号与外部参考信号（输入 wt）同步，载波频率由 开关比 参数决定。

载波频率 (Hz)

指定两个三角载波信号的频率，单位为赫兹。默认值为 27*60。仅当 工作模式 参数设置为 未同步 时，载波频率 参数才可见。

开关比（载波频率/输出频率）

确定两个三角载波信号的频率 ($F_c$)。

$$F_c=SwitchingRatio\times OutputVoltageFrequency$$

默认值为 27。仅当 工作模式 参数设置为 同步 时，开关比 参数才可见。

内部生成调制信号

选中此复选框时，模块将生成参考信号。默认未选中。

仅当 工作模式 参数设置为 未同步 时，此参数才可见。

调制指数

指定调制指数以控制变换器输出电压基波分量的幅值。默认值为 0.8。调制指数必须大于 0 且小于或等于 1。仅当选中 内部生成调制信号 复选框时，此参数才可见。

输出电压频率 (Hz)

指定输出电压频率以控制变换器输出电压基波分量的频率。默认值为 60。仅当选中 内部生成调制信号 复选框时，此参数才可见。

输出电压相位 (度)

此参数控制变换器输出电压基波分量的相位。默认值为 0。仅当选中 内部生成调制信号 复选框时，此参数才可见。

采样时间

指定模块的采样时间，单位为秒。默认值为 0。设置为 0 以实现连续模块。

输入和输出

Uref

用于生成输出脉冲的向量化参考信号。仅当未选中 内部生成调制信号 时，此输入才可见。将此输入连接到：

• 当模块控制单相半桥或全桥变换器时，连接到单相正弦信号
• 当 PWM 发生器模块控制三相桥变换器时，连接到三相正弦信号

为了使此模块线性工作，Uref 的幅值必须在 -1 到 +1 之间。

P

输出包含用于触发单桥臂、双桥臂或三桥臂三电平变换器的自换相器件（MOSFET、GTO 或 IGBT）的 4、8 或 12 个脉冲。

特性

特性	描述
采样时间	在 采样时间 参数中指定 如果采样时间 = 0，则为连续
标量扩展	否
维度化	否

示例

power_PWMGenerator3Level 模型使用一个简单电路来展示 PWM 发生器（三电平）如何工作。运行仿真并使用 Powergui 模块的 FFT 分析工具查看三相三电平变换器产生的电压的谐波和 THD 值。

模型采样时间由 Ts 变量参数化，其默认值设置为 2e-6。在命令窗口中将 Ts 设置为 0，并将 Powergui 模块的 仿真类型 参数更改为 连续，以在连续模式下仿真模型。

版本历史记录

R2013a 中推出

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