有源逆变电路基本知识
第一节 有源逆变电路基本知识
一、 整流与逆变的关系
前面两章讨论的是把交流电能通过晶闸管变换为直流电能并供给负载的可控整流电路。但生产实际中，往往还会出现需要将直流电能变换为交流电能的情况。例如，应用晶闸管的电力机车，当机车下坡运行时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，此时就需要将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动。又如， 运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的办法是将该直流电机作为直流发电机运行，并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。
相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流为顺变，则逆变的含义就十分明显了。下面的有关分析将会说明，整流装臵在满足一定条件下可以作为逆变装臵应用。即同一套电路，既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态， 这样的电路统称为变流装臵。
变流装臵如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上，电网成为负载， 在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网中去， 这样的逆变称为“有源逆变”。
如果逆变状态下的变流装臵，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称为“无源逆
变”或变频电路。
二、 电源间能量的变换关系图 4-1 两个电源间能量的传送
(a) 同极性连接E 1>E 2； (b) 同极性连接E 2>E 1； (c) 反极性连接
图4-1(a)表示直流电源E 1和E 2同极性相连。当E 1＞E 2时， 回路中的电流为
式中R 为回路的总电阻。此时电源E 1输出电能E 1I ，其中一部分为R 所消耗的I 2R ，
其余部分则为电源E 2所吸收的E 2I 。
注意上述情况中，输出电能的电源其电势
E 2
(a)E 12
(b)E 12
(c)
R
E E I 2
1-=
方向与电流方向一致，而吸收电能的电源则二者方向相反。
在图4-1(b)中，两个电源的极性均与图4-1(a)中相反，但还是属于两个电
源同极性相连的形式。如果电源E 2＞E 1，则电流方向如图，回路中的电流I 为 此时，电源E 2输出电能，电源E 1吸收电能。 在图4-1(c)中，两个电源反极性相连， 则电路中的电流I 为 此时电源E 1和E 2均输出电能，输出的电能全部消耗在电阻R 上。如果电阻值很小，则电路中的电流必然很大；若R =0，则形成两个电源短路的情况。 综上所述， 可得出以下结论：
(1) 两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源， 其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。如果回路电阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。
(2) 电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定，若电势或者电流方向改变，则电能的传送方向也随之改变。
(3) 两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间的短路，
应当避免发生这种情况。 三、有源逆变电路的工作原理
图 4-2 直流卷扬系统 (a) 提升重物； (b) 放下重物
1．整流工作状态
由第１章的学习已知，对于单相全控整流桥，当控制角α在0～π/2之间的某个对应角度触发晶闸管时，上述变流电路输出的直流平均电压为U d =U do cos α，因为此时α均小于π/2，故U d 为正值。在该电压作用下，直流电机转动，卷扬机将重物提升起来，直流电机转动产生的反电势为E D ，且E D 略小于输出直流平
R
E E I 1
2-=R E E I 21+=
I I
均电压U d ，此时电枢回路的电流为
2． 中间状态（α=π/2） 当卷扬机将重物提升到要求高度时，自然就需在某
个位臵停住，这时只要将控制角α调到等于π/2的位臵，变流器输出电压波形中，其正、负面积相等，电压平均值U d 为零， 电动机停转（实际上采用电磁抱闸断电制动），反电势E D 也同时为零。此时，虽然U d 为零，但仍有微小的直流电流存在，有关波形如图4-3(b)所示。注意，此时电路处于动态平衡状态，与电
路切断、电动机停转具有本质的不同。
3． 有源逆变工作状态（π/2＜α＜π＝ 上述卷扬系统中，当重物放下时，由于重力对重物的作用， 必将牵动电机使之向与重物上升相反的方向转动，电机产生的反电势E D 的极性也将随之反相。如果变流器仍工作在α ＜π/2 的整流状态，从上面曾分析过的电源能量流转关系不难看出，此时将发生电源间类似短路的情况。为此，只能让变流器工作在α＞π/2的状态，因为当α＞π/2时，其输出直流平均电压U d 为负，出现类似图4-1(b)中两电源极性同时反向的情况，此时如果能满足E D ＞U d ，则回路中的 电流为
电流的方向是从电势E D 的正极流出，从电压U d 的正极流入，电流方向未变。显然，这时电动机为发电状态运行，对外输出电能，变流器则吸收上述能量并馈送回交流电网去，此时的电路进入到有源逆变工作状态。
上述三种变流器的工作状态可以用图4-3所示波形表示。 图中反映出随着控制角α的变化，电路分别从整流到中间状态，然后进入有源逆变的过程。
R
E U I D
d d -=
R
U E I d
D d -=
图 4-3 直流卷扬机系统的电压电流波形
(a) 整流； (b) 中间状态； (c) 有源逆变
现在应深入分析的问题是，上述电路在α＞π/2时是否能够工作？如何理解此时输出直流平均电压U d为负值的含义?
上述晶闸管供电的卷扬系统中，当重物下降，电动机反转并进入发电状态运行时，电机电势E D实际上成了使晶闸管正向导通的电源。当α＞π/2时，只要满足E d＞|u2|，晶闸管就可以导通工作，在此期间，电压u d大部分时间均为负值，其平均电压U d自然为负，电流则依靠电机电势E D及电感L d两端感应电势的共同作用加以维持。正因为上述工作特点，才出现了电机输出能量，变流器吸收并通过变压器向电网回馈能量的情况。
1） 外部条件
务必要有一个极性与晶闸管导通方向一致的直流电势源。这种直流电势源可以是直流电机的电枢电势，也可以是蓄电池电势。它是使电能从变流器的直流侧回馈交流电网的源泉，其数值应稍大于变流器直流侧输出的直流平均电压。 2） 内部条件
要求变流器中晶闸管的控制角α＞π/2， 这样才能使变流器直流侧输出一个负的平均电压，以实现直流电源的能量向交流电网的流转。
上述两个条件必须同时具备才能实现有源逆变。
必须指出，对于半控桥或者带有续流二极管的可控整流电路，因为它们在任何情况下均不可能输出负电压，也不允许直流侧出现反极性的直流电势，所以不能实现有源逆变。
有源逆变条件的获得，必须视具体情况进行分析。例如上述直流电机拖动卷扬机系统，电机电势E D 的极性可随重物的“提升”与“下降”自行改变并满足逆变的要求。对于电力机车，上、下坡道行驶时，因车轮转向不变，故在下坡发电制动时，其电机电势E D 的极性不能自行改变，为此必须采取相应措施， 例如可利用极性切换开关来改变电机电势E D 的极性， 否则系统将不能进入有源逆变状态运行。 图 4-4 三相半波共阴极逆变电路及有关波形
(a) 整流工作状态； (b) 逆变工作状态
一、 电路的整流工作状态（0＜α＜π/2＝
图4-4(a)所示电路中，α=30°时依次触发晶闸管，其输出电压波形如图
黑实线所示。因负载回路中接有足够大的平波电感，故电流连续。对于α=30°的情况，输出电压瞬时值均为正，其平均电压自然为正值。对于在0＜α＜π/2范围内的其它移相角，即使输出电压的瞬时值u d有正也有负，但正面积总是大于负面积，输出电压的平均值U d也总为正，其极性如图为上正下负，而且U d略大于E D。此时电流I d从U d的正端流出，从E D的正端流入，能量的流转关系为交流电网输出能量，电机吸收能量以电动状态运行。
二、电路的逆变工作状态（π/2＜α＜π＝假设此时电动机端电势已反向，即下正上负，设逆变电路移相角α=150°，依次触发相应的晶闸管，如图在ωt1时刻触发a相晶闸管V
1
，虽然此时u a=0，但晶闸管V1因承受E D的作用，仍可满足导电条件而工作，并相应输出u a相电压。V1被触发导通后，虽然u a已为负值，因
E
D
的存在，且| E D |＞|u a|，V1仍然承受正向电压而导通，即使不满足| E D |＞|
u
a
|，由于平波电感的存在，释放电能，L的感应电势也仍可使V1承受正向电压继续导通。因电感L足够大，故主回路电流连续，V1导电120°后由于V2的被触
发而截止，V
2
被触发导通后，由于此时u b＞u a，故V1承受反压关断，完成V1与
V
2
之间的换流，这时电路输出电压为u b，如此循环往复。
电路输出电压的波形如图4-4(b)中黑实线所示。当α在π/2～π范围内变化时，其输出电压的瞬时值u d在整个周期内也是有正有负或者全部为负，但是负电压面积将总是大于正面积，故输出电压的平均值U d为负值。其极性如图为下正上负。此时电机端电势E D稍大于U d，主回路电流I d方向依旧，但它从E D的正极流出，从U d的正极流入，这时电机向外输出能量，以发电机状态运行，交流电网
吸收能量，电路以有源逆变状态运行。因晶闸管V
1、V
2
、V
3
的交替导通工作完全
与交流电网变化同步，从而可以保证能够把直流电能变换为与交流电网电源同频率的交流电回馈电网。一般均采用直流侧的电压和电流平均值来分析变流器所连接的交流电网究竟是输出功率还是输入功率。这样，变流器中交流电源与直流电源能量的流转就可以按有功功率P d=U d I d来分析，整流状态时，U d＞0，P d＞0则表示电网输出功率；逆变状态时，U d＜0，P d＜0则表示电网吸收功率。在整流状态中，变流器内的晶闸管在阻断时主要承受反向电压，而在逆变状态工作中，晶闸管阻断时主要承受正向电压。变流器中的晶闸管，无论在整流或是逆变状态，其阻断时承受的正向或反向电压峰值均应为线电压的峰值，在选择晶闸管额定参数时应予注意。
为分析和计算方便，通常把逆变工作时的控制角改用β表示，令β=π-
α，称为逆变角。规定α=π时作为计算β的起点，和α的计量方向相反，β的计量方向是由右向左。变流器整流工作时，α＜π/2， 相应的β＞π/2， 而在逆变工作时， α＞π/2而β＜π/2。
逆变时，其输出电压平均值的计算公式可改写成 β从π/2逐渐减小时，其输出电压平均值U d 的绝对值逐渐增大，其符号为负值。逆变电路中，晶闸管之间的换流完全由触发脉冲控制，其换流趋势总是从高电压向更低的阳极电压过渡。这样，对触发脉冲就提出了格外严格的要求，其脉冲必须严格按照规定的顺序发出，而且要保证触发可靠，否则极容易造成因晶闸管之间的换流失败而导致的逆变颠覆。
第三节 三相桥式逆变电路一、 逆变工作原理及波形分析
图 4-5 三相桥式有源逆变电路及有关波形
)
17.1(cos 2?βU U U U do do d =-=三相半波时
(a)
(a) 电路； (b) 输入电压； (c) 输出电压 图 4-5 三相桥式有源逆变电路及有关波形 (a) 电路； (b) 输入电压； (c) 输出电压
二、逆变工作原理及波形分析三相桥式逆变电路结构如图4-5(a)所示。如果变流器输出电压U d 与直流电机电势E D 的极性如图所示（均为上负下正）， 当电势
E D 略大于平均电压U d 时，回路中产生的电流I d 为
电流I d 的流向是从E D 的正极流出而从U d 的正极流入，即电机向外输出能量，以发电状态运行；变流器则吸收能量并以交流形式回馈到交流电网，此时电路即为有源逆变工作状态。
电势E D 的极性由电机的运行状态决定，而变流器输出电压U d 的极性则取决于触发脉冲的控制角。欲得到上述有源逆变的运行状态，显然电机应以发电状态运行，而变流器晶闸管的触发控制角α应大于π/2，或者逆变角β小于π/2。有源逆变工作状态下，电路中输出电压的波形如图4-5(c)实线所示。此时，晶闸管导通的大部分区域均为交流电的负电压， 晶闸管在此期间由于E D 的作用仍承受极性为正的相电压，所以输出的平均电压就为负值。 三相桥式逆变电路一个周期中的输出电压由6个形状相同的波头组成，其形状随β的不同而不同。该电路要求6个脉冲，两脉冲之间的间隔为π/3， 分别按照1， 2， 3， …， 6的顺序依次发出，其脉冲宽度应大于π/3或者采用“双窄脉冲”输出。
上述电路中， 晶闸管阻断期间主要承受正向电压， 而且最大值为线电压的
(b)
(c)
R
U E I d
D d -=
峰值。
三、电路中基本电量的计算由于三相桥式逆变电路相当于两组三相半波逆变电路的串联， 故该电路输出平均电压应为三相半波逆变电路输出平均电压的两倍，即
中U 2φ为交流侧变压器副边相电压有效值。
输出电流平均值为式中，R B 为变压器绕组的等效电阻；R D 为变流器直流侧总电阻。
输出电流的有效值为 式中I N 为第N 次谐波电流有效值。N 的取值由波形的
谐波分析展开式确定。 晶闸管流过电流的平均值为
晶闸管流过电流的有效值为
四、逆变失败原因分析及逆变角的限制电路在逆变状态运行时，如果出现晶闸管换流失败，则变流器输出电压与直流电压将顺向串联并相互加强， 由于回路电阻很小，必将产生很大的短路电流，以至可能将晶闸管和变压器烧毁，上述事故称之为逆变失败或叫做逆变颠覆。
造成逆变失败的原因很多， 大致可归纳为以下四个方面。
1. 触发电路工作不可靠
因为触发电路不能适时、准确地供给各晶闸管触发脉冲，造成脉冲丢失或延迟以及触发功率不够，均可导致换流失败。一旦晶闸管换流失败，势必形成一只元件从承受反向电压导通延续到承受正向电压导通，U d 反向后将与E D 顺向串联，出现逆变颠覆。2. 晶闸管出现故障
如果晶闸管参数选择不当，例如额定电压选择裕量不足，或者晶闸管存在质量问题，都会使晶闸管在应该阻断的时候丧失了阻断能力，而应该导通的时候却无法导通。 读者不难从有关波形图上分析发现，晶闸管出现故障也将导致电路的逆变失败。 3. 交流电源出现异常
ββ??cos 34.2cos 17.1222U U U d -=?-=D
B d
D d R R R R
U E I +=-=
∑+=2
2N
d I I I d VV I I 3
1=I I V 3
1=
从逆变电路电流公式
可看出，电路在有源逆变状态下，如果交流电源突然断电或者电源电压过低，
上述公式中的U d 都将为零或减小，从而使电流I d 增大以至发生电路逆变失败。 4. 电路换相时间不足
有源逆变电路的控制电路在设计时，应充分考虑到变压器漏电感对晶闸管换流的影响以及晶闸管由导通到关断存在着关断时间的影响，否则将由于逆变角
β太小造成换流失败，从而导致逆变颠覆的发生。现以共阴极三相半波电路为例，分析由于β太小而对逆变电路产生的影响，电路结构及有关波形如图4-6所示。
设电路变压器漏电感引起的电流重叠角为γ，原来的逆变角为β1，触发a 相对应的V 1导通后，将逆变角β1改为β，且β＜γ，如图所示。这时正好V 2和V 3进行换流，二者的换流是从ωt 2为起点向左β角度的ωt 1时刻触发V 3管开始的，此时， V 2的电流逐渐下降，V 3的电流逐渐上升，由于β＜γ，到达ωt 2时刻（β=0），晶闸管V 2中的电流尚未降至零，故V 2此时并未关断，以后V 2承受的阳极电压高于V 3承受的阳极电压， 所以它将继续导通，V 3则由于承受反压而关断。V 2继续导通的结果是使电路从逆变过渡到整流状态，电机电势与变流器输出电压顺向串联，造成逆变失败。
在设计逆变电路时，应考虑到最小β角的限制，用βmin 角除受上述重叠角γ的影响外，还应考虑到元件关断时间t q （对应的电角度为δ）以及一定的安全裕量角θα，从而取
βmin =γ＋δ＋θα
一般取βmin 为30°～35°，以保证逆变时正常换流。一般在触发电路中均设有最小逆变角保护，触发脉冲移相时， 确保逆变角β不小于βmin 。
R
U E I d
D d -=
图 4-6 变压器漏抗对逆变的影响
(a) 电路； (b) 输出电流、 电压波形
V (a)
(b)
(完整版)三相逆变器matlab仿真
三相无源逆变器的构建及其MATLAB仿真1逆变器 1.1逆变器的概念 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。 1.3逆变器的分类 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。 2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4)……………. 2 三相逆变电路 三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。 图 1 三相逆变电路
日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。 4MATLAB仿真 Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。 图 2 系统Simulink 仿真 所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。输出经过一个三相变压器隔离后通入一个三相的RLC负载模块（Three phase parallel RLC）。加入了两个电压测量单元voltage measurement和voltage measurement1，并将结果输出到示波器模块Scope1.
三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计
电力电子技术课程设计报告 有源逆变电路的设计 姓名 学号 年级20级 专业电气工程及其自动化 系（院） 指导教师 2012年12 月10 日 课程设计任务书
课程《电力电子技术》 题目 有源逆变电路的设计 引言 任务： 在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图 要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的u d(t)、i d(t)、u VT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计 一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步 认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。 二．设计理念与思路 晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。 在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。 逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。 在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。 三．关键词
单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB仿真
单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB 仿真 图1 单相桥式全控整流 知识点回顾： 整流(AC/DC)就是将交流变化为方向不变，大小为纹波的直流，相信大家都很清楚，这里就不详细介绍整流啦！ 逆变(DC/AC)，按负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。如果把逆变电路的交流侧接到交流电源上，将直流电能经过直—交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电返回到电网上去，叫有源逆变，其相应的装置是有源逆变器。而将直流电能经过变换逆变成交流电能直接消耗在非电源性负载上者，叫无源逆变，其相应的装置是变频器。 逆变与整流是变流装置的两种不同工作状态，能在同一套变流装置上实现，只是其工作条件不一样而已。首要条件是变流装置内部，使直流电压d U 改变极性，从而使功率的流向有可能发生逆转。当控制角?<≤ 900α时， 变流装置工作在整流状态，直流电压d U 与直流电流d I 是同一方向，装置将交流电能转换成直流电能供给直流负载；当控制角?≤< ?18090α时，变流装置工作在逆变状态，由于晶闸管的单向导电性，电流d I 方向不变，而直流 电压d U 改变了极性，装置将直流电能转换成交流电能输向电网或非电源性负载。其次是外部调件，必须是提供直流能源，而且是d U E > 。 仿真环境： MATLAB (R2009b) 实验一：电感性负载整流 1.电路搭建
元件路径 晶闸管T SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor 交流电源AC100V SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source 脉冲发生器Pulse Generator Simulink/Sources/Pulse Generator 支路RLC SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch 电压测量Vd SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement 电流测量SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement 示波器Scope Simulink/Sinks/Scope 选择器Selector Simulink/Signal Routing/Selector 3.参数设置
PWM逆变器Matlab仿真解析
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: PWM逆变器Matlab仿真 初始条件： 输入110V直流电压； 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、得到输出为220V、50Hz单相交流电； 2、采用PWM斩波控制技术； 3、建立Matlab仿真模型； 4、得到实验结果。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1设计方案的选择与论证 (2) 2逆变主电路设计 (2) 2.1逆变电路原理及相关概念 (2) 2.2逆变电路的方案论证及选择 (3) 2.3建立单相桥式逆变电路的S IMULINK的仿真模型 (4) 2.3.1模型假设 (5) 2.3.2利用MATLAB/Simulink进行电路仿真 (5) 3正弦脉宽调制(SPWM)原理及控制方法的SIMULINK仿真 (6) 3.1正弦脉冲宽度调制(SPWM)原理 (6) 3.2SPWM波的控制方法 (7) 3.2.1双极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (7) 3.2.2单极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (9) 4升压电路的分析论证及仿真 (11) 4.1B OOST电路工作原理 (11) 4.2B OOST电路的S IMULINK仿真 (12) 5滤波器设计 (13) 6 PWM逆变器总体模型 (15) 7心得体会 (18) 参考文献 (19)
PWM-逆变器设计与仿真
PWM-逆变器设计与仿真
摘要 随着电力电子技术的不断发展，电力电子技术的各种装置在国民经济各行各业中得到了广泛应用。从电能转换的观点，电力电子的装置涵盖交流——直流变换、直流——交流变换、直流——直流变换、交流——交流变换。比如在可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面都得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。由于电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子各种装置的分析与大量的计算、电能变幻的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合Matlab的使用。本次设计的题目是基于PWM逆变器的设计与仿真，所以在此次仿真就用的是Matlab软件，建立了基于Matlab的单相桥式SPWM逆变电路,采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的simulink/simupowersystems对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块,分别用单极性SPWM和双极性SPWM的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了Matlab仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的以及Matlab绘制的图形准确、清晰、优美的优点,从而进一步展示了Matlab的优越性。 关键字：PWM逆变器单极性SPWM 双极性SPWM MATLAB仿真
目录 摘要 绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法…………………………………………………… 11 3.2.2调制法…………………………………………………… 11 3.2.3 SPWM控制方式………………………………………… 15 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18)
实验二、三相桥式有源逆变电路的仿真实验指导书
三相桥式有源逆变电路的仿真 一、实验目的和要求 1.掌握三相桥式有源逆变电路的工作原理 2.熟练运用MATLAB 中的simulink 模块建立三相桥式有源逆变电路的模型，并通过修改参数，得出相应的波形并分析波形得出结论。 二、实验原理 1.三相桥式有源逆变电路 图2.1三相桥式有源逆变原理图 （b ）输出电压 （c ）触发脉冲 （d ）晶闸管导通情况 图2.2三相桥式有源逆变电路相关波形 2.3.1逆变工作原理 三相桥式逆变电路结构如图2.2(a)所示。如果变流器输出电压U d 与直流电机电势E D 的极性如图所示（均为上负下正）， 当电势E D 略大于平均电压U d 时，回路中产生的电流I d 为 T a V 1 b V 3 c V 5u d i d V 4V 6V 2L R M ＋－E D ＋－(a)
R U E I d D d -= （1） 电流I d 的流向是从E D 的正极流出而从U d 的正极流入，即电机向外输出能量，以发电状态运行；变流器则吸收能量并以交流形式回馈到交流电网，此时电路即为有源逆变工作状态。 电势E D 的极性由电机的运行状态决定，而变流器输出电压U d 的极性则取决于触发脉冲的控制角。欲得到上述有源逆变的运行状态，显然电机应以发电状态运行，而变流器晶闸管的触发控制角α应大于π/2，或者逆变角β小于π/2。有源逆变工作状态下，电路中输出电压的波形如图2.2(b)实线所示。此时，晶闸管导通的大部分区域均为交流电的负电压， 晶闸管在此期间由于E D 的作用仍承受极性为正的相电压，所以输出的平均电压就为负值。 三相桥式逆变电路一个周期中的输出电压由6个形状相同的波头组成，其形状随β的不同而不同。 该电路要求6个脉冲，两脉冲之间的间隔为π/3， 分别按照1， 2， 3， …， 6的顺序依次发出，其脉冲宽度应大于π/3或者采用“双窄脉冲”输出。 上述电路中， 晶闸管阻断期间主要承受正向电压， 而且最大值为线电压的峰值。 2.3.2电路中基本电量的计算 由于三相桥式逆变电路相当于两组三相半波逆变电路的串联， 故该电路输出平均电压应为三相半波逆变电路输出平均电压的两倍， 即 β β??cos 34.2cos 17.1222U U U d -=?-= （2） 式中，U 2φ为交流侧变压器副边相电压有效值。 输出电流平均值为 D B d D d R R R R U E I +=-= （3） 式中，R B 为变压器绕组的等效电阻；R D 为变流器直流侧总电阻。 输出电流的有效值为 ∑+=22N d I I I （4） 式中，I N 为第N 次谐波电流有效值。N 的取值由波形的谐波分析展开式确定。 晶闸管流过电流的平均值为 d VV I I 31= （5） 晶闸管流过电流的有效值为
单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真(含开题报告书)
电力电子技术课程设计单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真
开题报告 课题名称：单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真 完成时间：2012.12.14 指导老师：刘彬 (一)简要背景说明 随着电力电子技术的发展，逆变电路具有广泛的应用范围。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。由于电压型逆变电路具有直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；阻感负载时需要提供无功功率，为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管等特点而具有广泛的应用范围。电压型逆变电路主要用于两方面：①笼式交流电动机变频调速系统。由于逆变电路只具有单方向传递电能的功能，故比较适用于稳态运行、无需频繁起制动和加、减速的场合。②不停电电源。该电源在逆变输入端并接蓄电池，类似于电压源。 图1 单相电压型全桥逆变电路
(二)研究的目的及其意义 在教学及实验基础上，设计单相电压型全桥逆变电路及其控制与保护电路，并通过使用simulink对课程中理论对电路进行仿真实现，进一步了解单相电压型全桥逆变电路的工作原理、波形及计算。 培养学生运用所学知识综合分析问题解决问题的能力。 在电力电子技术的应用中，逆变电路是通用变频器核心部件之一，起着非常重要的作用。逆变电路是与整流电路相对应，把直流电变成交流电的电路。逆变电路的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。无源逆变电路的应用非常广泛。在已有的各种电源中，蓄电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，需要通过无源逆变电路；无源逆变电路与其它电力电子变换电路组合形成具有特殊功能的电力电子设备，如无源逆变器与整流器组合为交-直-交变频器(来自交流电源的恒定幅度和频率的电能先经整流变为直流电，然后经无源逆变器输出可调频率的交流电供给负载)。当电网提供的50 Hz 工频电源不能满足负载的需要，就需要用交-直-交变频电路进行电能交换。如感应加热需要较高频率的电源；交流电动机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源。 (三)研究的主要内容 1单相电压型全桥逆变电路的原理。 2单相电压型全桥逆变电路的结构。 3单相电压型全桥逆变电路及其控制电路、保护电路的设计(画出原理图，标明器件的选择)。 4完成单相电压型全桥逆变电路的数学模型的设计。 5建立simulink仿真系统进行建模，并对模型参数进行设置。 6仿真结果与分析。 (四)研究的主要方法和手段 首先建立单相电压型全桥逆变电路的电路拓扑图，在MATLAB中使用simulink工具箱建立相关控制模型，设置模型参数后，通过仿真得到电路的电压、电流结果，并对该结果进行分析。
PWM_逆变器设计与仿真
摘要 随着电力电子技术的不断发展，电力电子技术的各种装置在国民经济各行各业中得到了广泛应用。从电能转换的观点，电力电子的装置涵盖交流——直流变换、直流——交流变换、直流——直流变换、交流——交流变换。比如在可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面都得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。由于电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子各种装置的分析与大量的计算、电能变幻的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合Matlab的使用。本次设计的题目是基于PWM逆变器的设计与仿真，所以在此次仿真就用的是Matlab软件，建立了基于Matlab的单相桥式SPWM逆变电路,采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的simulink/simupowersystems对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块,分别用单极性SPWM和双极性SPWM的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了Matlab仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的以及Matlab绘制的图形准确、清晰、优美的优点,从而进一步展示了Matlab的优越性。 关键字：PWM逆变器单极性SPWM 双极性SPWM MATLAB仿真
目录 摘要 绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法 (11) 3.2.2调制法 (11) 3.2.3 SPWM控制方式 (15) 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18) 4.1.2 双极性SPWM仿真模型图 (19) 4.2 仿真参数的设定及仿真图的分析 (19) 4.2.1 单极性SPWM的仿真及分析 (19)
电力电子技术与电力系统分析matlab仿真
电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日
电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?
单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真
计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班 姓名：江流 在班编号：26 指导老师：叶满园 实验日期：2014年5月15日
一、实验名称： 单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真 二、目的及要求 了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。 三、实验原理 1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图 2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当UrUc时使V3断，V4通，U0=0。
输出电压波形 四、实验步骤及电路图 1、建立MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：
2、参数设置 本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。 五、实验结果与分析 1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：
单相桥式整流逆变电路的设计及仿真
单相桥式整流逆变电路的设计及仿真 辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化111班 学号： 110302030 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2013.12.30-2014.1.10
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 整流电路是把交流电转换为直流电的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。逆变电路是把直流电变成交流电的电路，与整流电路相对应。无源逆变电路则是将交流侧直接和负载连接的电路。 此次设计的单相桥式整流电路是利用二极管来连接成“桥”式结构，达到电能的充分利用，是使用最多的一种整流电路。无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。 关键词：交直流转换；桥式整流；无源逆变电路；
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1概述 (2) 2.2系统组成方案 (2) 2.2.1单相桥式整流电路的结构 (2) 2.2.2单相桥式无源逆变电路的结构 (3) 第3章主电路设计 (4) 3.1单相桥式整流主电路 (4) 3.1.1单相桥式整流主电路图 (4) 3.1.2工作原理 (4) 3.2单相桥式无源逆变电路主电路 (5) 3.2.1单相桥式整流电路主电路图 (5) 3.2.2工作原理 (6) 第4章控制电路设计 (7) 4.1单相桥式整流电路控制 (7) 4.1.1触发电路 (7) 4.1.2保护电路 (8) 4.2单相桥式无源逆变电路控制电路 (9) 4.2.1驱动电路 (9) 4.2.2保护电路 (10) 第5章 MATLAB仿真 (12) 5.1单相桥式整流电路的仿真 (12) 5.2单相桥式无源逆变电路的仿真 (15) 第6章课程设计总结 (17) 参考文献 (18)
pwm逆变电路仿真
题目如下： 使用IGBT完成逆变电路仿真，直流电压300V。阻感负载，电阻值1Ω，电感值3mH。调制深度m=0.5。输出基波频率50Hz，载波频率为基频15倍，即750Hz。分别按下列要求仿真输入输出波形，进行谐波傅里叶分析。绘制主要器件的工作波形。 1，单极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真，及双极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真。对比两种调制方式的不同。 题目中需要做单极性与双极型SPWM的单相全桥逆变电路仿真，那么首先了解一下SPWM的原理。 SPWM控制的基本原理 PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。其中，冲量指的是窄脉冲的面积；效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如图1.1所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1， 图1.1 SPWM控制如下：
如图1-2是单相PWM逆变电路VT1~VT4是四个IGBT管，VD1~ VD4是四个二极管，调制电路作为控制电路控制IGBT导通与关断来得到所需要的波形。 图1-2 计算法和调制法： SPWM逆变电路主要有两种控制方法：计算法和调制法。计算法是将PWM脉冲宽度的波形计算出来，显然这种方法是很繁琐的，不采用。调制法是用一个三角波作为载波，将一正弦波作为调制信号进行调制。我们采用调制法。因为等腰三角波上下宽度与高度呈线性关系且左右对称，当它与一个平缓变化的正弦调制信号波相交时，在交点时刻就可以得到宽度正比于正弦信号波幅度的脉冲 单极性与双极型的控制方法如下： 1单极性PWM控制方式： 如图1-3所示，在u r和u c的交点时刻控制IGBT的通断 u r正半周，VT1保持通，VT2保持断 . 当u r>u c时使VT4通，VT3断，u o=u d当u rPWM逆变器Matlab仿真设计
PWM逆变器MATLAB仿真 1设计方案的选择与论证 从题目的要求可知，输入电压为110V直流电，而输出是有效值为220V的交流电，所以这里涉及到一个升压的问题，基于此有两种设计思路第一种是进行DC-DC升压变换再进行逆变，另一种是先进行逆变再进行升压。除此之外，要得到正弦交流电压还要考虑滤波等问题，所以这两种方案的设计框图分别如下图所示： 图1-1方案一：先升压再逆变 图1-2方案二：先逆变，再升压 方案选择： 方案一：采用DC-DC升压斩波电路其可靠性高、响应速度、噪声性能好，效率高，但不适用于升压倍率较高的场合，另外升压斩波电路在初期会产生超调趋势(这一点将在后文予以讨论)，在与后面的逆变电路相连时必须予以考虑，我们可以采用附加控制策略的办法来减小超调量同时达到较短的调节时间，但这将增加逆变器的复杂度和设计成本。 方案二：采用变压器对逆变电路输出的交流电进行升压，这种方法效率一般可达90%以上、可靠性较高、抗输出短路的能力较强，但响应速度较慢，体积大，波形畸变较重。 从以上的分析可以看出两种方案有各自的优缺点，但由于方案二设计较为简便，因此本论文选择方案二作为最终的设计方案，但对于方案一的相关容也会在后文予以讨论。 2逆变主电路设计 2.1逆变电路原理及相关概念
逆变与整流是相对应的，把直流电变为交流电的过程称为逆变。根据交流侧是否与交流电网相连可将逆变电路分为有源逆变和无源逆变，在不加说明时，逆变一般指无源逆变，本论文针对的就是无源逆变的情况；根据直流侧是恒流源还是恒压源又将逆变电路分为电压型逆变电路和电流型逆变电路，电压型逆变电路输出电压的波形为方波而电流型逆变电路输出电流波形为方波，由于题目要求对输出电压进行调节，所以本论文只讨论电压型逆变电路；根据输出电压电流的相数又将逆变电路分为单相逆变电路和三相逆变电路，由于题目要求输出单相交流电，所以本论文将只讨论单相逆变电路。 2.2逆变电路的方案论证及选择 从上面的讨论可以看出本论文主要讨论单相电压型无源逆变电路，电压型逆变电路的特点除了前文所提及的之外，还有一个特点即开关器件普遍选择全控型器件如IGBT，电力MOSFET等，有三种方案可供选择，下面分别予以讨论： 方案一：半桥逆变电路，如下图所示，其特点是有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的连接点为直流电源的中点。反并联二极管为反馈电感中储存的无功能量提供通路，直流侧电容正起着缓冲无功能量的作用。其优点为简单，使用器件少，缺点为输出交流电压的幅值仅为直流电源电压的一半，且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡，因此它只适用于几千瓦以下的小功率逆变电路。 VD2 图2-1 半桥逆变电路 方案二：全桥逆变电路，如下图所示：其特点是有四个桥臂，相当于两个半桥电路的组合，其中桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为一对，成对的两个桥臂同时导通，两对
(整理)三相逆变器Matlab仿真.
三相无源电压型SPWM逆变器的构建及其MATLAB仿真 09 电气工程及其自动化邱迪 摘要：本文简要介绍了三相无源电压型SPWM输出的逆变器的构建和工作方式及其MATLAB 仿真。 关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术MATLAB仿真 Abstract: This paper introduces briefly the construction of 3-phase inverter which output SPWM wave and the MATLAB-based simulation. Key word:Three-phase inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation Power electronic technology 1逆变器 1.1逆变器的概念 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。[1] 1.2逆变器涉及的技术 逆变器的构建应用了电力电子学科中的很多关键技术。电路中电流的可控流通断开的过程中应用了多种可控硅类型的电力电子器件；开关的控制过程应用了基于微处理器的现代控制技术；对于正弦波形的仿制过程应用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术等等。 1.3逆变器的分类 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。 5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。 6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。 7)按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。[2] 2 三相逆变电路 三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。 图 1 三相逆变电路 日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。
单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真
单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真
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计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班 姓名：江流 在班编号：26 指导老师：叶满园 实验日期：2014年5月15日
一、实验名称： 单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真 二、目的及要求 了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。 三、实验原理 1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图 2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当UrUc时使V3断，V4通，U0=0。 输出电压波形
四、实验步骤及电路图 1、建立MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：
2、参数设置 本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。 五、实验结果与分析 1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：
有源逆变电路基本知识
第一节有源逆变电路基本知识 一、整流与逆变的关系 前面两章讨论的是把交流电能通过晶闸管变换为直流电能并供给负载的可控整流电路。但生产实际中，往往还会出现需要将直流电能变换为交流电能的情况。例如，应用晶闸管的电力机车，当机车下坡运行时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，此时就需要将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动。又如，运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的办法是将该直流电机作为直流发电机运行，并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。 相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流为顺变，则逆变的含义就十分明显了。下面的有关分析将会说明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。即同一套电路，既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变 状态，这样的电路统称为变流装置。 变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上，电网成为负载，在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网中去，这样的逆变称为“有源 逆变”。 如果逆变状态下的变流装置，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。
二、 电源间能量的变换关系图 4-1 两个电源间能量的传送 (a) 同极性连接E 1>E 2； (b) 同极性连接E 2>E 1； (c) 反极性连接 图4-1(a)表示直流电源E 1和E 2同极性相连。当E 1＞E 2时， 回路中的电流为 式中R 为回路的总电阻。此时电源E 1输出电能E 1I ，其中一部分为R 所消耗的 I 2R ，其余部分则为电源E 2所吸收的E 2I 。 注意上述情况中，输出电能的电源其电势方向与电流方向一致，而吸收电能的电源则二者方向相反。 在图4-1(b)中，两个电源的极性均与图4-1(a)中相反，但还是属于两个电源同极性相连的形式。如果电源E 2＞E 1，则电流方向如图，回路中的电流I 为 此 时，电源E 2输出电能，电源E 1吸收电能。 在图4-1(c)中，两个电源反极性相连， 则电路中的电流I 为 此时电源E 1和E 2均输出电能，输出的电能全部消 耗在电阻R 上。如果电阻值很小，则电路中的电流必然很大；若R =0，则形成两个电源短路的情况。 综上所述， 可得出以下结论： (1) 两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源， 其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。如果回路电阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。 (2) 电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定， 若电 E 2 (a)E 12 (b)E 12 (c) R E E I 2 1-= R E E I 1 2-=R E E I 21+=
三相SVPWM逆变电路MATLAB仿真
基于电压空间矢量控制的三相逆变器的研究 1、SVPWM逆变电路的基本原理及控制算法 图1.1中所示的三相逆变器有6个开关，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态，三相桥臂的上下开关模式得到八个电压矢量，包括6个非零矢量(001)、()、(011)、(100)、(101)、(110)和两个零矢量(000)、(111). 图1.-1 三相桥式电压型有源逆变器拓扑结构 在平面上绘出不同的开关状态对应的电压矢量，如图1.2所示。由于逆变器能够产生的电压矢量只有8个，对与任意给定的参考电压矢量，都可以运用这8个已知的参考电压矢量来控制逆变器开关来合成。 图1.2 空间电压矢量分区 图1.2中，当参考电压矢量在1扇区时，用1扇区对应的三个空间矢量U sv1 、U sv2 、U sv3来等效参考电压矢量。若1.2 合成矢量 ref U所处扇区N的判断 三相坐标变换到两相β α-坐标： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ) ( ) ( ) ( 2 3 - 2 3 2 1 - 2 1 - 1 3 2 ) ( ) ( t t t t t u u u u u co bo ao β α （1.1） 根据u α 、u β 的正负及大小关系就很容易判断参考电压矢量所处的扇区位
置。如表1.1所示。 表1.1 参考电压矢量扇区位置的判断条件 可以发现，扇区的位置是与u β、 u u βα-3及u u βα--3的正负有关。为 判断方便，我们设空间电压矢量所在的扇区N N=A+2B+3C （1.2） 其中，如果u β ＞0，那么A=1,否则A=0 如果u u βα-3 ＞0，那么B=1,否则B=0 如果u u βα--3 ＞0，那么C=1,否则C=0 1.3 每个扇区中基本矢量作用时间的计算 在确定参考电压矢量的扇区位置后，根据伏秒特性等效原理，采用该扇区三个顶点所对应的三个电压空间矢量来逼近参考电压矢量。以参考电压矢量位于3扇区为例，如图1.3所示，参考电压U ref 与U 4的夹角为γ。
电力电子课程设计-IGBT单相电压型全桥无源逆变电路
1引言 本次课程设计的题目是IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计，根据电力电子技术的相关知识,单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路,与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上，称为有源逆变;当交流侧直接和负载相接时,称为无源逆变,逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。 2工作原理概论 2． 1 IGBＴ的简述 绝缘栅双极晶体管(Ｉｎsulated-gate Bipolａｒ Tｒａnsiｓtor）,英文简写为IGBT。它是一种典型的全控器件。它综合了GTR和MOSＦＥT的优点,因而具有良好的特性。现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。IＧBＴ是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。它可以看成是一个晶体管的基极通过电阻与MOSFET相连接所构成的一种器件。其等效电路和电气符号如下： 图1 IGBT等效电路和电气图形符号
它的开通和关断是由栅极和发射极间的电压所决定的。当ＵＧE为正且大于开启电压UGE时，MOSFET内形成沟道,并为晶体管提供基极电流进而是IＧBT导通。由于前面提到的电导调制效应，使得电阻减小,这样高耐压的IＧBT也具有很小的通态压降。当山脊与发射极间施加反向电压或不加信号时,MOＳFET内的沟道消失,晶体管的积极电流被切断,使得IGBT关断。 ２．2 电压型逆变电路的特点及主要类型 根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路;直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧想直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。又称为续流二极管。 逆变电路分为三相和单相两大类。其中,单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有:单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 ２.3 IGBＴ单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 单相逆变电路主要采用桥式接法。它的电路结构主要由四个桥臂组成,其中每 个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大 电容而负载接在桥臂之间。其中桥臂１,4为一对，桥臂２,3为一对。可以看成由 两个半桥电路组合而成。其基本电路连接图如下所示：