電力電子裝置課程設計--三相逆變器matlab仿真

1、<p>　　三相逆變器Matlab仿真研究</p><p><b>　　1摘要</b></p><p>　　現代工業(yè)、建通運輸、軍事裝備、尖端科學的進步以及人類生活質量和生存環(huán)境的改善都依賴于高平品質的電能。電力電子技術為電力工業(yè)的發(fā)展和電力應用的改善提供了先進技術，它的核心是電能形式的變換和控制，并通過電力電子裝置實現其應用。</p><

2、;p>　　電力電子裝置的只要類型有AC/DC變換器、DC/DC變換器、DC/AC變換器、AC/AC變換器、靜態(tài)開關。電力電子裝置在供電電源、電機調速、電力系統(tǒng)等方面都得到了廣泛的應用，本文介紹交流電源裝置中的逆變電源。</p><p>　　逆變器也稱逆變電源，是將直流電能轉變成交流電能的變流裝置。</p><p>　　本文主要通過對逆變電源的Matlab仿真，研究逆變電路的輸入輸出及

3、其特性，以及一些參數的選擇設置方法，從而為以后的學習和研究奠定基礎，同時也學習使用Matlab軟件的Simulink集成環(huán)境進行仿真的相關操作。</p><p>　　關鍵詞：電力電子、matlab、simulink。</p><p><b>　　2方案論證</b></p><p>　　2.1 設計任務及要求</p><p&g

4、t;　　條件：輸入直流電壓：110V。</p><p>　　要求完成的主要任務: </p><p>　　1、輸出220V三相交流電。</p><p>　　2、建立三相逆變器Matlab仿真模型。</p><p>　　3、進行仿真實驗，得到三相交流電波形。</p><p><b>　　2.2 思路分析</

5、b></p><p>　　1、可以先對110V直流電進行升壓，然后三相逆變</p><p>　　2、先對110進行逆變成三相交流電，然后利用電壓器或者AC/AC變換電路使三相交流電達到要求指標</p><p>　　由于直接將110V直流電進行三相逆變得到的交流電壓較低，再進行升壓會造成過多的諧波，故棄用此方案，選用方案1。</p><p&g

6、t;　　升壓電路采用boost直流斬波升壓電路通過改變占空比對直流電壓進行調節(jié)升壓，逆變電路采用三相全橋電路作為主電路，若此時三相交流電仍得不到220V電壓幅值，在線路中采用三相變壓器進行升壓或者降壓。另外，電路中還要加入濾波等環(huán)節(jié)。</p><p>　　3 升壓電路圖及其仿真</p><p>　　3.1 升壓斬波電路</p><p>　　升壓斬波電路的原理圖如圖3

7、-1所示，這里全控器件選用IGBT。當IGBT處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電壓基本恒定為，同時電容C上的電壓向負載R供電。因為C值很大，基本保持輸出電壓為恒定值，記為。設V處于同態(tài)時間為，此階段電感L上積蓄的能量為E。當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載R提供能量。設V處于斷態(tài)的時間為，則在此期間電感L釋放的能量為（-E）。當電路處于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L中積蓄的能量與釋放的能量相等，即</p><

8、;p><b>　　E=（-E）</b></p><p><b>　　化簡得</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　故可通過改變占空比來調節(jié)輸出電壓值。</p><p>　　圖3-1 升壓斬波電路原理圖</p><p>

9、<b>　　3.2 仿真演示</b></p><p>　　升壓斬波電路仿真如圖3-2所示</p><p>　　圖3-2 升壓斬波電路仿真圖</p><p>　　其仿真參數如下所示：輸入直流電壓為110V，電感為1H，電容為0.5F，載50Ω，占空比設置為75%，開關器件IGBT和二極管Diode使用默認參數。改變電感和電容的值，輸出電壓穩(wěn)定值也

10、在變化。電容的作用主要是使輸出電壓保持住，電容值過小輸出波形會持續(xù)震蕩，應取較大，但過大的電容值會使輸出電壓穩(wěn)定的時間太長。根據以上規(guī)律反復改變各元件參數，直到得到滿意的結果。</p><p>　　得到輸出波形如圖3-3所示。</p><p><b>　　圖3-3 升壓電路</b></p><p>　　4 三相逆變電路及其仿真</p>

11、;<p><b>　　4.1三相逆變電路</b></p><p>　　三相電壓型橋式逆變電路如圖4-1。該電路采用雙極性控制方式，U、V和W三相的PWM控制通常公用一個三角載波，三相的調制信號、和一次相差120度。U、V和W各相功率開關器件的控制規(guī)律相同，現以U相為例來說明。當>時，給上橋臂以導通信號，給下橋臂以關斷信號，則U相相對于直流電源假想中點的輸出電壓。當<

12、時，給以導通信號，給以關斷信號，則。和的驅動信號始終是互補的。當給（）加導通信號時，可能是（）導通，也可能是二極管（）續(xù)流導通，這要由阻感負載中電流的方向來決定。V相和W相的控制方式都和U相相同</p><p>　　圖4-1 三相電壓型橋式逆變電路圖</p><p>　　濾波電路在此沒有畫出，僅分析逆變部分，濾波部分將在仿真時給出。</p><p><b>

13、;　　4.2 仿真演示</b></p><p>　　三相逆變部分仿真模型如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 三相逆變電路仿真模型</p><p>　　圖4-2中模型由三相電路、濾波電路、變壓器、負載以及測量模塊構成。</p><p>　　三相逆變電路使用三相逆變橋集成塊Universal Bridge 3 arms，其

14、設置參數如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3 三相逆變橋集成塊參數</p><p>　　由電容和電感組成，電容和電感都分別為0.1F，1e-4H。</p><p>　　SPWM生成模塊直接使用simulink中自帶的模塊PWM Generator，其參數如圖4-4所示</p><p>　　圖4-4 pwm generator 參數設置

15、</p><p>　　變壓器變比暫時不設置，等輸出波形幅值不達標時再行設置。</p><p>　　負載設置為100Ω。</p><p>　　測量模塊主要測量各相電流波形以及單相電壓幅值，通過觀察這兩項即可判定輸出是否為220V50hz三相交流電。</p><p><b>　　5 整體仿真</b></p>&

16、lt;p>　　將圖4-2（三相逆變電路仿真）中輸入部分接到圖4-2（升壓斬波電路仿真）中負載兩端，即為整體仿真模型，現在開始仿真。</p><p>　　輸出電流波形如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 輸出電流波形</p><p>　　逆變電路上負載輸出電壓波形如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2 輸出電壓波形<

17、;/p><p>　　經調試多次得出的波形圖可以看到逆變器輸出幅值接近220V，頻率為50Hz的正弦波，波形畸變不明顯，以看到逆變器輸出三相正弦波形互差120度，三相輸出波形都比較接近理想正弦波形，仿真結果達到設計要求。</p><p><b>　　6 小結</b></p><p>　　當我剛拿到設計任務的時候，剛開始一看我還覺得題目比較簡單，就是一

18、個DC-AC轉換電路，然后我立馬想起出課本上學的逆變電路圖，簡單的六只開關管接成橋式電路然后接負載。后來當我真正開始付之行動時才發(fā)現實際做起來要比理論分析難很多。</p><p>　　首先要確定好設計方案，分析各方案的可行性與合理性再開始做。然后做個總體規(guī)劃，接著分別做好各個部分，以便于之后在總體上看設計是否合理。</p><p>　　雖然題目是仿真，但是參數都是一個一個參考大量資料再通過

19、計算與仿真再確定的，其中也學到了不是只是。</p><p>　　當然這次課設設計由于本人所學知識有限，還存在著不足之處，就是沒有設計反饋環(huán)節(jié)來控制電路，加強電路的穩(wěn)定性。</p><p>　　然后，體會最深刻的就是對于matlab的使用了，相信下次使用matlab必定會更加得心應手。</p><p><b>　　參考文獻</b></p&g

20、t;<p>　　[1] 楊蔭福、段善旭、朝澤云.電力電子裝置及系統(tǒng).北京：清華大學出版社，2006</p><p>　　[2] 王維平.現代電力電子技術及應用.南京：東南大學出版社，1999 </p><p>　　[3] 王兆安，黃俊.電力電子技術.北京：機械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[4] 葉斌.電力電子應用技術及裝置.北京：鐵道出版