MATLAB Simulink单相电压型逆变LC滤波电路仿真，输出电压谐波小于3%

最新推荐文章于 2025-12-03 12:28:58 发布

原创最新推荐文章于 2025-12-03 12:28:58 发布 · 279 阅读

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

MATLAB Simulink单相电压型逆变LC滤波电路仿真，输出电压谐波小于3%，可观察输出波形特点以及调压方式驱动脉冲特点。 2022b版本，可转其他版本，

最近在搞单相逆变器仿真，发现LC滤波参数设计是个技术活。用Simulink 2022b搭了个电压型全桥逆变电路，折腾半天终于把输出波形总谐波压到了3%以下。先看张仿真结果图（脑补示波器界面），这220V/50Hz的正弦波看着挺干净，但放大看其实藏着玄机。

模型搭建核心在SPWM生成模块，直接甩个MATLAB Function里的代码片段：

function duty = spwm(t, Vref, Vcarrier)
    if Vref > Vcarrier
        duty = 1;
    else
        duty = 0;
    end

这玩意儿实现的是最基础的三角载波比较法。注意看仿真步长设置，必须小于载波周期的1/10，否则会出现诡异的台阶状波形。实测载波频率取10kHz时，步长设1e-6秒刚好够用。

重点说说LC滤波这俩元件的选型。最初随手填了个100uH+20uF的参数，结果THD直接飙到8%。后来用这个公式倒推：

fc = 1/(2*pi*sqrt(L*C));  % 截止频率要落在开关频率和基波频率之间

调了三轮参数发现330uH+15uF组合效果最顶，实测THD 2.7%。有个坑得注意：电感的等效串联电阻不能设0，不然仿真必报错，设个0.01Ω就稳了。

调压方式试了两种骚操作：

Vout_desired = 220;  % 目标电压
Vdc_actual = 310;    % 实际直流电压
M = Vout_desired / (0.5*Vdc_actual);  % 动态调整调制比

这招在直流电压波动时特别管用，实测负载突变时电压波动能控制在±5%以内。

驱动脉冲的死区时间设置是个隐藏关卡。用Pulse Generator模块时，周期设20ms（对应50Hz），但相位差必须严格错开。上机实测发现死区时间低于2us就会炸管，设3us时波形最干净。有个细节：四个开关管的触发脉冲要用[1 0 0 1]和[0 1 1 0]这种组合，避免直通。

最后吐槽下2022b的新特性，电路图里直接右键就能调出谐波分析工具，比老版本写FFT脚本方便多了。不过要注意采样点数得设成基波周期的整数倍，否则频谱图会糊成马赛克。

仿真文件建议存成.slx格式，2019b及以上版本都能开。遇到仿真卡死的情况，八成是solver选错了，用ode23tb稳如老狗。这个模型拿去改改就能做光伏逆变或者UPS，把LC改成LCL滤波还能玩并网，香得很。