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一一單相全橋逆變電路，電路的功能是將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡?在逆變電 路的設(shè)計過程中，需要對設(shè)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(fù)多次的元件安裝、調(diào)試、重新設(shè)計等步驟，這樣使得設(shè)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(shè)計和分析提供了嶄新的方法，可以使復(fù)雜的電力電子電路、系統(tǒng)的分析和設(shè)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

2、算語言。 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)（PowerSystem）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(shè)計平臺，利用Simulink中的Pow er System 工具箱來搭建整流電路仿真模型，設(shè)置參數(shù)進行仿真。1、 單相全橋逆變電路工作原理1、 電路結(jié)構(gòu)IdV1 /WD1卜、V3VD3ioUdV2 一Z»D2UoV4VD4露1丫4汴2丫3 |d)Id Vta)單相電壓型全橋逆變電路的原理圖及波形（

3、阻感性負載）（圖a）輸出電壓（圖b）輸出電流（圖c）直流輸入電流（圖d）2、 工作原理a）兩個半橋電路的組合；b） V1和V4一對，V2和V3另一對，成對橋臂同時導(dǎo)通，兩對交替各導(dǎo) 通180° ;c） U0波形同半橋電路的U0,幅值高出一倍Um = Ud；d） io波形和半橋電路的io相同，幅值增加一倍；e）單相逆變電路中應(yīng)用最多的；3、 輸出電壓參數(shù)分析uo成傅里葉級數(shù)Uo4Udsin1 . C 1 .t sin3 t sin5 t基波幅值U o1m迫 1.27Ud基波有效值Uo13 0.9Ud當uo為正負各180° 時,要改變輸出電壓有效值只能改變 Ud來實現(xiàn)4、移相調(diào)

4、壓方式(通過逆變器本身開關(guān)控制，適用于單相)a)b)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)逆變電路的輸出電房1,5稱為移相調(diào)壓各柵極彳S號為180°正偏，180°反偏，且V1和V2互補，V3和V4互補關(guān)系 不變但V3的柵極信號只比Vi落后q ( 0<q <180)uo成為正負各為q uo成傅里葉級數(shù)的脈沖，改變q即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值Uon 1,3,5L輸出電壓的有效值:4Ud .sin n- sin n t 2基波有效值Uo一Ud2x2UdU。sin-隨著 的變化，諧波幅值也發(fā)生變化，特別是當較小時，較低次的諧波幅值將與基波的幅值相當，所以，這種

5、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。2、 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(shè)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(dǎo)通，兩對交替 各導(dǎo)通180° ;三、實驗仿真設(shè)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?，F(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 空間中。再到matlab的工作空間

6、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，進行直流變交流的逆變。利用 simul

7、ink的平臺，對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)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(yīng)該選擇RLC元件，并且將電容 設(shè)置為info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。而品閘管則按正常使用，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