4.5單相全橋逆變電路仿真實(shí)驗(yàn)

1、基于simulink的單相全橋逆變電路仿真實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵字：?jiǎn)蜗?全橋逆變simulink本次實(shí)驗(yàn)主要為利用simulink中的塊原件來(lái)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(jì)過(guò)程中，需要對(duì)設(shè)計(jì)電路及有關(guān)參數(shù)選擇是否合理、 效果好壞進(jìn)行驗(yàn)證。 如果通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，需要經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的元件安裝、調(diào)試、重新設(shè)計(jì)等步驟，這樣使得設(shè)計(jì)耗資大，效率低，周期長(zhǎng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為電力電子電路的設(shè)計(jì)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(jì)變得更加容易和有效。Matlab是一種計(jì)算機(jī)仿真軟件，它是以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)

2、算語(yǔ)言。 Simulink是基于框圖的仿真平臺(tái)，它掛接在Matlab環(huán)境上，以Matlab的強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ)，用直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。其中的電力系統(tǒng)（PowerSystem）工具箱是專(zhuān)用于RLC電路、電力電子電路、電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和電力系 統(tǒng)仿真用的模型庫(kù)。以Matlab7.0為設(shè)計(jì)平臺(tái)，利用Simulink中的Pow er System 工具箱來(lái)搭建整流電路仿真模型，設(shè)置參數(shù)進(jìn)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(fù)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(gè)半橋電路的組合；b） V1和V4一對(duì)，V2和V3另一對(duì)，成對(duì)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)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(jí)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(dāng)uo為正負(fù)各180° 時(shí),要改變輸出電壓有效值只能改變 Ud來(lái)實(shí)現(xiàn)4、移相調(diào)

4、壓方式(通過(guò)逆變器本身開(kāi)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(chēng)為移相調(diào)壓各柵極彳S號(hào)為180°正偏，180°反偏，且V1和V2互補(bǔ)，V3和V4互補(bǔ)關(guān)系 不變但V3的柵極信號(hào)只比Vi落后q ( 0<q <180)uo成為正負(fù)各為q uo成傅里葉級(jí)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(dāng)較小時(shí)，較低次的諧波幅值將與基波的幅值相當(dāng)，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(kāi)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(duì)，V2和V3另一對(duì)，成對(duì)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)交替 各導(dǎo)通180° ;三、實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)置好個(gè)參數(shù)后便可進(jìn)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(duì)波形進(jìn)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(duì)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖， 繪制五行一列的圖形，在一個(gè)圖中表現(xiàn)單相直流輸入電壓、四個(gè)輸入脈沖以及阻感性負(fù)載的電壓電流模型。然后對(duì)脈沖波形進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)槔L出的脈沖波形與坐 標(biāo)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(guò) 編輯坐標(biāo)軸進(jìn)行調(diào)整，脈沖高度為 1,則將坐標(biāo)軸y軸調(diào)整為1.2。還可以調(diào)整 各個(gè)圖形的高度，增加圖形的整體視覺(jué)效果。 四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)是第二次真正利用simulink進(jìn)行仿真，通過(guò)上一次實(shí)驗(yàn)的摸索，大 概熟悉了 simulink里的模塊原件。上次實(shí)驗(yàn)基于單相橋式整流電路的原理， 這次 是反過(guò)來(lái)運(yùn)用，進(jìn)行直流變交流的逆變。利用 simul

7、ink的平臺(tái)，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后仿真。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了許多問(wèn)題，例如在選取阻感性負(fù)載時(shí)，選擇了電路圖中常見(jiàn)的 電阻圖樣的模塊，而實(shí)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(duì)于電壓有兩個(gè)端無(wú)法用示波器直接檢測(cè) 所以要用一個(gè)電壓檢測(cè)模塊。而品閘管則按正常使用，對(duì)于另外的信號(hào)檢測(cè)端則可用一個(gè)示波器檢測(cè)即可。 對(duì)于電流信號(hào)則和電壓信號(hào)類(lèi)似。電流信號(hào)則和電壓信號(hào)檢測(cè)模塊同時(shí)連接在負(fù) 載兩端時(shí)會(huì)無(wú)法檢測(cè)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(huà)出來(lái)的圖會(huì)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(guò)這次實(shí)驗(yàn)，更好的熟悉了 simulink的工作平臺(tái)，加強(qiáng)了對(duì)其相關(guān)模塊的 理解，為日后更好的運(yùn)用此軟件打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。五、附圖：?jiǎn)?/p>