单相交交变频器Matlab仿真建模设计_图文详解
19页1、上海交通大学课程设计(论文)上海交通大学基于Matlab Simulink的单相交交变频器建模设计学 院: 电子信息与电气工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 姓 名: 蒋宇智 指导教师: 年 月 日摘 要本文通过以三相输入单相输出的交-交变频电路为例,介绍了交-交变频电路的基本工作原理,采用余弦交点法作为交交变频电路的触发控制算法,采用逻辑无环流控制器DLC技术保障正组晶闸管与反组晶闸管的交替工作,最后利用Matlab R2012a仿真搭建单相交-交变频器的仿真模型,并且经过调试,该电路模型能够输出幅值可调、频率可调的正弦波形。关键词: 单相交交变频;余弦交点法;Matlab;DLC目 录1.引言- 3 -2.单相交交变频电路- 4 -2.1电路构成及基本工作原理- 4 -2.2整流与逆变工作状态分析- 5 -2.3输出正弦波电压的调制方法- 8 -3.单相交交变频建模与仿真- 9 -3.1单相交交变频控制电路的结构- 9 -3.2子系统模块- 9 -3.2.1同步6脉冲触发器- 9 -3.2.2逻辑无环流控制器- 13 -3.2.3移相角控制电路- 14 -3.2.4单相交交变频
2、主电路- 15 -4.仿真分析- 15 -4.1仿真参数设置- 15 -4.2 仿真运行结果分析- 17 -5.结 论- 19 -1.引言20世纪30年代交交变频电路就已经出现,当时采用的是水银整流器,曾经有装置用在电力机车上,由于原件性能限制,没能得到广泛推广。到20世纪70年代,随着晶闸管的问世交交变频电路逐渐被交直交变频电路取代。近年来由于电力电子技术、微电子技术、控制理论的快速发展,使得高电压、大功率的交交变频器产品成为现实,微电子技术促进了交交变频精度的提高,而新的控制理论又为高性能的变频器的研究提供理论基础,交交变频再次成为研究的热点。交交变频器是通过电力电子电路的开关控制,而不通过中间直流环节,只需经过一次变化便可将工频交流电变换成不同频率的交流电,其主电路由两组反并联的晶闸管三相整流桥电路构成,当正组晶闸管工作时,在负载上得到正向电流,当反组晶闸管工作时,在负载上得到反向电流,通过控制正反两组晶闸管的切换速度便可以得到不同频率的交流电。 交交变频器工作稳定,可靠。其最高输出频率是电网频率的1/3-1/2,在大功率低频范围有很大的优势。交交变频没有直流环节,变频效率高,主
3、回路简单,不含直流电路及滤波部分,与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。但是因其功率因数低,高次谐波多,输出频率低,变化范围窄,使用元件数量多使之应用受到了一定的限制,因此它广泛应用于大功率交流电动机调速传动系统。2.单相交交变频电路2.1电路构成及基本工作原理三相输入单相输出的交交变频电路由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成,其结构如图所示。图2.1 单相交-交变频电路原理图和输出电压波形图2.1是单相交交变频电路原理图和输出电压波形。电路由P组和N组反并联的晶闸管电路构成。变流器P和N都是相控整流电路,P组工作时,负载电流为正,N组工作时,为负。让两组交流器按一定的频率交替工作,负载就得到该频率的的正弦交流电。改变两组变流器的切换频率,就可以改变输出频率 。改变交流电路工作时的触发延迟角 ,就可以改变交流输出电压的幅值。为了使输出电压的波形 的波形接近正弦波形,可以按正弦规律对触发延迟角进行调制。如图2.1波形所示,可在半个周期内让正组变流器P的按正弦规律从 逐渐减少至,然后在逐渐再次增加至,这样,每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零逐渐增加至最高,然后在逐渐降低至
4、零,如图中虚线所示,对变流器N组进行同样的控制,就可得到正弦波形的负半周。由于输出电压 并不是平滑的正弦波,而是由若干段电源电压拼接而成。在输出电压的一个周期内,所包含的电源电压段数越多,其波形就越接近于正弦波。因此交-交变频电路通常采用6脉冲的三相桥式电路或12脉波的变流电路。2.2整流与逆变工作状态分析交交变频电路的负载一般为阻感或交流电动机负载,这里以阻感负载来说明电路的整流和逆变的工作状态,这种分析方法同样适用于交流电动机负载。如果把交交变频电路理想化,忽略交流电路换相时输出电压 的脉动分量,就可把电路等效为交流电源和二极管的串联,如图2.2所示。图2.2 理想化交-交变频电路的整流和逆变工作状态反组逆变:在此时间段期间,反组N工作,正组P被封锁,形成负的负载电流,反组相控角工作在有源逆变状态,负载回馈电能给N组回路。正组整流:在此时间段期间,正组P工作,反组N被封锁,形成正的负载电流,正组相控角工作在正组整流状态,P组电路输出功率。正组逆变:在此时间段期间,正组P工作,反组N被封锁,形成正的负载电流,正组相控角工作在正组逆变状态,负载回馈电能给P组回路。反组整流:在此时间段期
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