Matlab基于变频技术的交流异步电机系统设计(5)
MATLAB语言是一种面向科学与工程计算的高级语言，同时MATLAB语言也是一种功能强大的计算机辅助设计和仿真语言，尤其它提供的SIMULINK仿真工具具有图形化、模块化的界面，易于实现控制系统的仿真，因此而倍受人们的青睐。本论文中调速系统的建模与仿真，使用的是Power System工具箱进行调速系统仿真的新方法。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。
1.3.2 PWM
脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。
脉宽调制（PWM）基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断实现脉宽调制的。其目的是使输出端能够过的一系列的脉冲波，而这些脉冲的幅值是相等，用这些脉冲波来代替我们所需要的波形亦或是正弦波。即要产生多个脉冲在输出波形的半个周期中，并且要使得各脉冲的波形都为等值的正弦波形。如此一来我们所获得的输出波形就能够平滑和较少低次谐波。然后再按照一定的规则来调制各脉冲的宽度，这样就可以改变逆变电路输出电压的大小和输出频率【3】。
例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 ∏/n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。【4】如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形可以等效成正弦波。而对于正弦的负半周，也是一样。
在PWM波形中，各脉冲的幅值是一样的。也就是说如果要改变输出正弦波的幅值时，只需要按相同的常数比例来改变脉冲宽度【5】。因此在交－直－交变频器中，我们只需要采用不可空的二极管电路在整流电路中，PWM逆变电路输出的脉冲电压就相当于直流侧电压的幅值。
按照这个原理，知道了正弦波的频率、幅值和脉冲数（半个周期内）后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以被推算出来。按照推算结果来各个元器件的通断，就可以获得我们所需要的波形【6】。
图1.1、图1.2代表的是脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。这系统是由一个比较器和一个锯齿波发生器构成的。其中这个锯齿波的周期为Ts。如果当所给的信号大于这个锯齿波信号，那么比较器输出正常数A，反之则输出0。另外从图1.1中可以看出，比较器输出的是一系列下降沿调制的脉冲宽度调制波【7】。