三相逆变器matlab仿真.docx

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4 MATLAB 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 measurements 并将结果输出到示波器模块Scopel.4.1 仿真中的各个模块及其参数设定1） 整流桥Universal Bridge3 arms图 3 通用三相整流桥模块其中Number of bridge arms （桥臂个数）为3, Power Electronic device （电力电子器件）选用IGBT/Diodes （晶闸管）。

2） SPWM 脉冲信号发生器模块DisoiE-teFW阳 Gen-E-TBtE-r0 pu匸归图 4 SPWM 脉冲发生器图4为为控制通用三相整流桥产生SPWM的脉冲信号发生器，使用的是Matlab中的Discrete PWM Generator模块该模块的作用即为为产生PWM而用以控制IGBTs等电桥的脉冲信号为该 模块的参数设置，在Generator mode选项中选择3-arms bridge（6 pulse）,既三桥臂共需要六个脉冲信号 用以控制如错误!未找到引用源中所示的六个电子管 Carrier frequency 为载波频率，该频率的大 小决定了一个周期内SPWM脉冲的密度Frequency of output voltage是输出电压的频率，此处设置为 国内标准的 50Hz3） 其他模块为模拟真实供电效果，在仿真系统中，整流桥输出的电压通入一个三相变压器后接入一个三相 的RLC负载模块三相变压器的原边为三角形绕组，副边为星型绕组负载标称电压：220v，标称 频率50Hz,有功功率：1000W，电感无功功率：0W,电容无功功率：500WThir-E-e phase Transf-iMmsr图 5 变压器及负载模块4.2 仿真特性分析在仿真中，在整流桥的输出和变压器的输出加上了电压测量模块，并将测量显示在了一个示波器模块上。

仿真时间设定为0.1s如图6所示便是仿真后的输出结果，上部分为整流桥的输出波形， 下 部 分 为 变 压 器 副 边 的 电 压 波 形Q让口产】 曰竺■■TiTt affKL LI图 6 示波器输出波形将示波器的横轴时间设定为0.01s后的图形如下：图 7 0.03s 内的波形图观察波形可知，没半个周期输出的脉冲数为21个4.2.1载波频率与输出电压频率改变对波形的影响1.将Discrete PWM Generator模块中的载波频率有原来的1080Hz提高至2160Hz所得波形如 图 8 所示图 8 载波频率为 2160Hz 时的波形图 1可以清楚的观察到，PWM脉冲密度加大，正弦波形较原来更加光滑放大后的波形图如下:m■ ■!m——————I1m m刃 *LcDp«l图 9 载波频率为 2160Hz 观察图形可知，没半个周期内的脉冲个数为43 个由两个仿真结果可见，载波频率直接影响了波形的光滑度，载波频率越大波纹越小仿正弦效果越好但也应注意到频率过高有可能对整流桥器件产生影响，所以也不能过于高2.载波频率为1080Hz,将输出电压的频率提高为100Hz后：r2M._1.14H4300■—II—i1—iiVI—cm.£r=ap«3季曲j：血AG：'-2 B百帝图 10 输出电压为 100Hz 载波频率 1080W.sb訥册-300—i———I——I1HD：3in Ji0血TiTt ai lML.&cnp*l穴 3 3H e ■ <图 11 放大图 输出电压为 100Hz观察波形,没半个周期内的脉冲个数为11个。

改变输出电压后可以注意到，波纹想对于50Hz时变小了，但由于没半个周期内的脉冲个数由21 个变为了 11 个,所以仿正弦效果大大下降了,可见如若提高输出电压的频率后,不改变载波频率，逆变效果会打折扣可见，在提高了输出电压频率的同时，成比例的提高载波频率，便可以使得仿正弦波保持原来 的波形质量4.2.2 改变负载对输出的影响将载波频率与输出电压频率固定为1080Hz和50Hza) 去除负载后(既变压器副边开路)的仿真波形图 12 去除负载后的仿真波形b) 改变负载有功功率为 100W200.200flin!1迪!1連图 13 减小负载有功功率为 100W 的波形减小负载后可以发现，在系统启动的初期，波形不稳定有很大的震荡而后期则趋于稳定，波形 与 1000W 时相比并无差别增大容性功率后，波形较之前更为光滑，但启动时产生了波动，但进入稳态后波形仿制效果更 佳理想结论通过应用 Matlab 软件，构建了一个使用无源型三相逆变电路供电的系统，并进行了仿真在对 获得的仿真波形分析中，定性地讨论了逆变器的两个主要参数——载波频率和输出电压频率以及不 同负载对系统仿真结果的影响获得以下结论：（一） 在电压输出频率一定的情况下，载波频率的大小决定了每个周期内的仿正弦脉冲个数，即 决定了正弦波形的仿制质量。

二） 负载有功功率越大，系统进入稳态的时间越快，较小的负载有功功率会在暂态时产生很大 的波动三） 负载的容性无功功率的增大，一方面可以使得正弦电压仿制质量提高，但另一方面会在暂 态时产生过大的过载电压，并且延缓系统进入暂态的时间四） 负载的感性功率对于正弦电压的仿制并无太大影响。