4.5單相全橋逆變電路仿真實驗

1、基于simulink的單相全橋逆變電路仿真實驗關(guān)鍵字：單相 全橋逆變simulink本次實驗主要為利用simulink中的塊原件來構(gòu)建電力電子中的一種基本整 流電路單相全橋逆變電路，電路的功能是將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡?在逆變電 路的設計過程中，需要對設計電路及有關(guān)參數(shù)選擇是否合理、效果好壞進行驗證。如果通過實驗來驗證， 需要經(jīng)過反復多次的元件安裝、調(diào)試、重新設計等步驟， 這樣使得設計耗資大，效率低，周期長?，F(xiàn)代計算機仿真技術(shù)為電力電子電路的設計和分析提供了嶄新的方法，可以使復雜的電力電子電路、系統(tǒng)的分析和設計變得更加容易和有效。Matlab是一種計算機仿真軟件，它是以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計算

2、語言。 Simulink是基于框圖的仿真平臺，它掛接在Matlab環(huán)境上，以Matlab的強大計算功能為基礎(chǔ)，用直觀的模塊框圖進行仿真和計算。 其中的電力系統(tǒng)（Power System）工具箱是專用于RLC電路、電力電子電路、電機傳動控制系統(tǒng)和電力系 統(tǒng)仿真用的模型庫。以Matlab7.0為設計平臺，利用 工具箱來搭建整流電路仿真模型，設置參數(shù)進行仿真。一、單相全橋逆變電路工作原理電路結(jié)構(gòu)Id, 1、V1UdV2Simulink 中的 Pow er SystemVD1V3 7VD3Ab)t感性負載t4劃V1，V4忙|十V2,V3忙Uoio4c)vD2UoV4VD4d)D1,D4D2,D3V1,

3、V4 I I V2,V3；a）單相電壓型全橋逆變電路的原理圖及波形（阻感性負載）輸出電壓（圖b）輸出電流（圖C）直流輸入電流（圖工作原理兩個半橋電路的組合；V1和V4 一對，V2和V3另一對，成對橋臂同時導通，兩對交替各導 通180°uo波形同半橋電路的uo，幅值高出一倍Um=Ud；io波形和半橋電路的io相同，幅值增加一倍；單相逆變電路中應用最多的； 輸出電壓參數(shù)分析(圖a)d)2、a)b)c)d)e)uo成傅里葉級數(shù)3、Uo4Udsint 1sin3 t 1sin5 t35基波幅值U o1m4U 1.27Ud基波有效值Uo1込 0.9Ud當uo為正負各4、要改變輸出電壓有效值只能

4、改變 Ud來實現(xiàn)180° 時，移相調(diào)壓方式(通過逆變器本身開關(guān)控制，適用于單相)圖示單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式可采用移相方式調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電遐5稱為移相調(diào)壓 各柵極信號為180°正偏，180°反偏，且Vi和V2互補，V3和V4互補關(guān)系 不變uo成為正負各為q uo成傅里葉級數(shù)但V3的柵極信號只比V1落后q ( 0<q <180) °即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值4Ud .SinnJinn t2的脈沖，改變qUon 1,3,5L輸出電壓的有效值：基波有效值UoUo(1)2 血Ud Sin 2隨著 的變化，諧波幅值也發(fā)生變化，特別是當較小時，較低

5、次的諧波幅值將與基波的幅值相當，所以，這種調(diào)壓方式不適合大范圍的調(diào)壓。注意：移 相調(diào)壓方法不適用于單相半橋逆變電路。二、在simulink中建立仿真模型1、模塊調(diào)取打開matlab中的simulink，在電力系統(tǒng)(Power System )中調(diào)取出單相交 流電源、晶閘管、觸發(fā)脈沖和 RLC等相關(guān)模塊。根據(jù)圖示電路連接電路圖2,設置各元件參數(shù)觸發(fā)脈沖為V1和V4一對，V2和V3另一對，成對橋臂同時導通，兩對交替 各導通180°、實驗仿真設置好個參數(shù)后便可進行仿真。觀察示波器中的波形后可選擇autoscale鍵, 調(diào)整波形。現(xiàn)需要對波形進行編輯，所以先把保存文件，并且把數(shù)據(jù)傳入到工作

6、空間中。再到matlab的工作空間中調(diào)出文件，然后對文件中的數(shù)據(jù)進行繪圖， 繪制五行一列的圖形，在一個圖中表現(xiàn)單相直流輸入電壓、四個輸入脈沖以及阻感性負載的電壓電流模型。然后對脈沖波形進行調(diào)整，因為繪出的脈沖波形與坐 標軸線的上頂想重合，雖然是彩色，但還是調(diào)整為脈沖的形式比較好， 可以通過 編輯坐標軸進行調(diào)整，脈沖高度為 1，則將坐標軸y軸調(diào)整為1.2。還可以調(diào)整 各個圖形的高度，增加圖形的整體視覺效果。四、實驗總結(jié)本次實驗是第二次真正利用simulink進行仿真，通過上一次實驗的摸索，大 概熟悉了 simulink里的模塊原件。上次實驗基于單相橋式整流電路的原理， 這次 是反過來運用，進行直

7、流變交流的逆變。利用 simulink的平臺，對相關(guān)參數(shù)進行 設置后仿真。實驗中出現(xiàn)了許多問題，例如在選取阻感性負載時，選擇了電路圖中常見的 電阻圖樣的模塊，而實際上是電力系統(tǒng)的線路，應該選擇RLC元件，并且將電容 設置為inf。另外要根據(jù)提示修改算法對于電壓有兩個端無法用示波器直接檢測 所以要用一個電壓檢測模塊。而晶閘管則按正常使用，對于另外的信號檢測端則可用一個示波器檢測即可。 對于電流信號則和電壓信號類似。電流信號則和電壓信號檢測模塊同時連接在負 載兩端時會無法檢測出電壓。脈沖在示波器里觀察一切正常，但傳入工作空間后畫出來的圖會出現(xiàn)脈沖失 真現(xiàn)象，找了很久也不知道是什么原因。通過這次實驗，更好的熟悉了 simulink的工作平臺，加強了對其相關(guān)模塊的 理解，為日后更好的運用此軟件打下了堅實的基礎(chǔ)。五、附圖：單相全橋逆變電路不同相位角時阻感負載波形es0,11111 11 1kill1J