matlab三相逆變電路設(shè)計(jì)與仿真

1、18KVA三相逆變器設(shè)計(jì)與仿真姓 名： 盧曰海班 級(jí)： 11電氣4班學(xué) 號(hào)： 1110200a11同組同學(xué)： 熊瑤 張強(qiáng) 張亮 目錄1.1技術(shù)要求 11.2三相逆變器電路 11.3交-直-交變壓變頻器的工作原理 11.4負(fù)載參數(shù)計(jì)算 21.5濾波電容計(jì)算 31.6無隔離變壓器時(shí)，逆變器輸出電流有效值 3 1.7無隔離變壓器時(shí)，逆變器輸出電流峰值 31.8濾波電感計(jì)算 41.9逆變電路輸出電壓 41.10主開關(guān)器件的耐壓 61.11輸出濾波模型 61.12.整個(gè)三相逆變的仿真圖 81.13.體會(huì) 13 1.1技術(shù)要求1、 輸出電壓V0（相）：220V 2、輸出功率P0：18KVA 3、 輸出頻率

2、f：50HZ 4、 過載倍數(shù)：1.5倍 5、 負(fù)載功率因數(shù)cos：0.8-1 6、 輸入電壓 380±10%7、 輸入頻率 50Hz±10%1.2三相逆變器電路 交-直-交變壓變頻器中的逆變器一般接成三相橋式電路，以便輸出三相交流變頻電源，圖1為6個(gè)電力電子開關(guān)器件VT1 VT6 組成的三相逆變器主電路，圖中用開關(guān)符號(hào)代表任何一種電力電子開關(guān)器件。 圖1三相電壓型逆變電路拓?fù)鋱D1.3交-直-交變壓變頻器的工作原理控制各開關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，可使輸出端得到三相交流電壓。在某一瞬間，控制一個(gè)開關(guān)器件關(guān)斷，同時(shí)使另一個(gè)器件導(dǎo)通，就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)器件之間的換流。在三相橋式逆變器中，有

3、180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型兩種換流方式。電壓型三相橋式逆變電路如圖2所示。電路由三個(gè)半橋電路組成，開關(guān)管可以采用全控型電力電子器件（圖中以為例），為續(xù)流二極管。電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式為180°導(dǎo)電型，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角為180°。同一相上下橋臂交替導(dǎo)電。各相開始導(dǎo)電時(shí)間一次相差120°這樣，在任意瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。可能是上面一個(gè)臂下面兩個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通，也可能是上面兩個(gè)臂下面一個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通。因?yàn)槊看螕Q流都是在同一相的上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向換流。在一個(gè)周期內(nèi) ，個(gè)開關(guān)管觸發(fā)導(dǎo)通的次序?yàn)?1，3 ，依次相隔

4、60°，任意時(shí)刻均有三個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通的組合順序?yàn)?3，-3-，3-，-，-，每種組合工作。1.4負(fù)載參數(shù)計(jì)算負(fù)載輸出部分電路圖，如圖2所示 圖2 負(fù)載輸出電路負(fù)載電感最小值計(jì)算負(fù)載無功功率為 (3-1)負(fù)載電感感抗為 (3-2) 負(fù)載電感L1為 （3-3）負(fù)載電阻最小值計(jì)算當(dāng)cos=1時(shí)，負(fù)載電阻計(jì)算計(jì)算公式為公式（3-1）；當(dāng)cos=0.8時(shí)，負(fù)載電阻計(jì)算公式為公式（3-2） (3-4) （3-5）1.5濾波電容計(jì)算濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，對(duì)逆變電路輸出電流影響較大，所以設(shè)計(jì)濾波電路時(shí)選擇濾波電容取濾波電容容抗等于負(fù)載電感感抗的2倍濾波電容容抗為 (4-1)濾波電容C為 (4-2

5、)實(shí)際取值360uF,由3個(gè)100uF的電容和6個(gè)10uF的電容構(gòu)成電容阻抗實(shí)際值為 （4-3）1.6無隔離變壓器時(shí)，逆變器輸出電流有效值長(zhǎng)期最大電流為 （5-1） 短期最大電流為 （5-2）1.7無隔離變壓器時(shí)，逆變器輸出電流峰值長(zhǎng)期電流峰值為 （6-1）短期電流峰值為 （6-2）1.8濾波電感計(jì)算1.濾波電感的作用 1).減小輸出電壓的諧波電壓 2).保證濾波電壓的傳輸2.設(shè)計(jì)濾波器時(shí)應(yīng)該注意以下問題 1).濾波電路固有頻率應(yīng)遠(yuǎn)離輸出電壓中可能出現(xiàn)的諧波頻率（例60倍頻） 2).應(yīng)該遠(yuǎn)小于1（即) 3).應(yīng)較小根據(jù)設(shè)計(jì)濾波器時(shí)要注意的問題要求而選擇濾波電感L為 （7-1）實(shí)際取值為2mH所

6、以濾波電感感抗為 (7-2)濾波電路的固有頻率為 （7-3）滿足要1.9逆變電路輸出電壓濾波及負(fù)載部分電路圖，如圖3所示圖3 濾波及負(fù)載部分電路圖在過載2倍的情況下：1.時(shí)（即純阻性）電感電流與間的夾角為 （8-1）電感電流為 (8-2)電感上的壓降為 (8-3)逆變電路的輸出電壓為 （8-4） 2.時(shí)（即阻感性）負(fù)載電感電流與濾波電容電流之差為 (8-5)與之間的夾角為 （8-6） 電感電流為 (8-7) 電感上的壓降為為 (8-8)逆變電路的輸出電壓為 V (8-9)1.10主開關(guān)器件的耐壓主開關(guān)器件的耐壓根據(jù)所有工作情況下的最高電壓考慮，主開關(guān)器件所承受的最高電壓一般出現(xiàn)在輸入電壓最高、

7、輸出負(fù)載最輕時(shí)，選主開關(guān)器件耐壓為實(shí)際工作電壓的2倍。取逆變電路在過載情況下的輸出電壓的2倍，即。在留有一定裕量下，實(shí)際選650V耐壓的開關(guān)器件。1.11輸出濾波模型輸出濾波電路圖，如圖4所示 圖4 輸出濾波電路根據(jù)輸出濾波電路寫出如下關(guān)系式 （9-1） （9-2） 將式（9-1）、（9-2）變換形式后的式（9-3）、（9-4） （9-3） （9-4）根據(jù)（9-3）、（9-4）畫出輸出濾波仿真模型，如圖5所示 圖5 輸出濾波仿真模型輸出電壓Vo與輸入電壓Vi的關(guān)系式為 （9-5）閉環(huán)輸出電壓：閉環(huán)系統(tǒng)特征方程：閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能取決于閉環(huán)極點(diǎn)在S平面的分布位置。高階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能由對(duì)立導(dǎo)極點(diǎn)

8、決定：作主導(dǎo)極點(diǎn)：極點(diǎn)的配置法則希望特征方程：對(duì)比、有：.3其中：，將以上數(shù)據(jù)以及，代入可得到：（其中n取10）模型的建立：1.12.整個(gè)三相逆變的仿真圖：2. 內(nèi)部小模塊：2.1 abc到dq和dq到abc3.三相的輸出電壓波形（分別為abc）和a相突減負(fù)載，a相突加負(fù)載時(shí)波形：分析：當(dāng)突減負(fù)載時(shí)，電壓先增大，后回到正常，而當(dāng)突然增加負(fù)載時(shí)電壓突然減小后回到正常。A相傅里葉波形分析：B相傅里葉波形分析： C相傅里葉分析：分析：對(duì)ABC三相傅里葉分析后THD的值都在5%以下，仿真效果良好，滿足題目的要求。1.12體會(huì)：通過這幾天的努力，終于把三相逆變電路的設(shè)計(jì)和和仿真弄好了，通過這次設(shè)計(jì)和仿真我把以前電力電子的知識(shí)鞏固了同時(shí)增加了我對(duì)電力電子的熱愛，另一方面，我也能夠更加熟練地使用MATLAB的可視化仿真工具Simulink這款軟件。特別是在此過程中，常運(yùn)用到許多Simulink工具模塊，使我對(duì)MATLAB仿真有了更加深刻的理解，特別是此次通過對(duì)三項(xiàng)電壓型橋式逆變電路的仿真，并為我在將來的學(xué)習(xí)生活中能更好的自我學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)，通過本課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)還學(xué)到了獨(dú)立思考的能力，提高了自我動(dòng)手能力，讓我受