逆变器仿真结果分析

《自动化与仪器仪表》２０１１年第２期（总第１５４期）７１新型太阳能光伏并网逆变器仿真分析*潘　建（淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 江苏淮安，223001）摘　要：介绍并分析一种新型太阳能光伏并网逆变器的拓扑结构及其工作原理。

为改善输出波形质量，减少并网电流谐波，该新型逆变器省略传统逆变桥臂的死区设定，通过控制逆变桥臂的直通矢量占空比实现光伏阵列输出电压的升压功能。

利用ＭＡＴＬＡＢ软件对逆变器控制模式进行仿真，仿真结果证明理论分析的正确性和有效性。

关键字：光伏并网；直通矢量；占空比Abstract: The topology structure and the operating principle of a new type of grid-connected photovoltaic inverter is introduced.The deadtime setting of bridge arm is elided which decreases the grid-connected current harmonics and improves the quality of output waveforms. The boost function of output voltage of the photovoltaic arrays is achieved by controlling the through vector duty ratio of bridge arm. The system is simulated in MA TLAB, and the waves of simulation accord with the theoretical analysis.Key words: Grid-connected photovoltaic ; Through vector ; Duty ratio中图分类号：ＴＫ５１３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－９２２７（２０１１）０２－００７１－０３０ 前　言进入２１世纪，太阳能光伏发电技术得到了持续的发展，户用光伏并网发电已经成为太阳能利用的主要方式之一［１］。

ELECTRIC DRIVE2024Vol.54No.3电气传动2024年第54卷第3期大功率低压逆变器功率部分热仿真分析王玉博1，2，安洋1，2，邱书明1，2，高卓轩1，2，孙福润1（1.天津电气科学研究院有限公司，天津300180；2.天津天传电气传动有限公司，天津300301）摘要：逆变器产品一直向更高功率密度、结构更紧凑的方向发展。

为提升有限结构空间内逆变器系统的功率密度，在研发过程中需要经常制作若干样机并开展大量实验。

为缩短开发周期，降低样机制作数量和实验次数，提出一种针对逆变器功率部分的热仿真方法。

通过该方法，可在研发设计阶段将各个方案的系统稳态温升情况以及核心器件的温升情况通过仿真呈现出来，无需制作样机和开展实验也能对比出各个方案的优劣。

最后，实验结果证实热仿真分析方法对热系统散热能力的预估相对准确。

通过该方法，可以有效提高工程师在功率单元设计阶段对系统热特性的把控能力，快速对比不同系统散热方案的优劣，减少样机数量和实验次数，提高一次设计合格率，降低研发成本。

关键词：大功率；功率部分；热仿真中图分类号：TM921文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd25374Thermal Simulation Analysis of Power Unit of High Power InverterWANG Yubo1，2，AN Yang1，2，QIU Shuming1，2，GAO Zhuoxuan1，2，SUN Furun1（1.Tianjin Research Institute of Electric Science Co.，Ltd.，Tianjin300180，China；2.Tianjin Tianchuan Electric Drive Co.，Ltd.，Tianjin300301，China）Abstract：Inverter products have been developing towards higher power density and more compact structure.To enhance the power density of inverter systems within a limited structural space，several prototypes need to be made and a large number of experiments conducted during the research and development process.To shorten the development cycle and reduce the number of prototypes and experiments，a thermal simulation method was proposed for the power unit of the inverter.Through this method，the system steady-state temperature rise of each scheme and the temperature rise of core components can be simulated during the research and development stage.It is possible to compare the advantages and disadvantages of different schemes without making prototypes or conducting experiments.Experimental results verify that the thermal simulation method has relatively accurate prediction of the cooling capacity of the thermal system.This method can effectively improve engineers'ability to control system thermal characteristics during the power unit design stage，quickly compare the advantages and disadvantages of different cooling solutions.It can also reduce the number of prototypes and experimental times，increase the first-time design yield，and reduce research and development costs.Key words：high power；power unit；thermal simulation交流电机和交流传动系统以其能耗较低、效率高、维护成本低等特点，近年来逐步在冶金领域，尤其是普碳钢、不锈钢以及有色金属领域广泛应用。

基于Matlab的单相双极性spwm 逆变电路仿真报告单相双极性SPWM桥式逆变电路实验报告学院：电气与电子工程班级：xxxxx 姓名：xx一、理论介绍SPWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的PWM型逆变电路技术。

对SPWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和SPWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK 模块对电路进行了仿真，给出了最终仿真波形。

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同. （此处采用等面积法）SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.二、主电路设计分析根据设计要求，采用单相全桥PWM逆变电路，工作方式为单极性PWM方式，开关器件选用IGBT，直流电源电压为200V,电阻电感负载。

设计主电路图如图一所示。

图一单相桥式PWM逆变电路分析：a、主电路采用IGBT作为开关器件的单相桥式电压型逆变电路。

采用负载为阻感负载，工作时V1和V2的通断状态互补，V3和V4的通断状态也互补。

在输出电压u0的正半周，让V1保持通态，V2保持断态，V3和V4交替通断。

当uco>utri，且-uco<utri ，触发VTA+和VTB-导通，输入电源Ud经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，uo=-Ud，电流上升；当uco<utri，使VTA+断开，触发VTA-，但由于是感性负载，电流不能突变，因此负载电流经VDA-和VTB-续流，使VTA-不能导通，uo=0，同时电流下降；当uco>utri，且-uco<utri ，触发VTA+和VTB-导通，输入电源Ud经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，uo=-Ud，电流上升；当-uco>utri，使VTB-断开，触发VTB+，由于是感性负载，电流不能突变，因此负载电流经VTA+和VDB+续流，使VTB+不能导通，uo=0，同时电流下降；直至下一个周期触发VTA+和VTB-导通。

基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告目录1. SVPWM逆变器简介 (1)2. SVPWM逆变器基本原理 (2)2.1. SVPWM调制技术原理 (2)2.2. SVPWM算法实现 (5)3. SVPWM逆变器开环模型 (11)3.1. SVPWM逆变器开环模型建立 (11)3.2. SVPWM逆变器开环模型仿真分析 (14)4. SVPWM逆变器闭环模型 (16)4.1. SVPWM逆变器闭环模型建立 (16)4.2. SVPWM逆变器闭环模型仿真分析 (17)1.SVPWM逆变器简介三电平及多电平空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)法是建立在空间矢量合成概念上的PWM方法。

它以三相正弦交流参考电压用一个旋转的电压矢量来代替，通过这个矢量所在位置附近三个相邻变换器的开关状态矢量，利用伏秒平衡原理对其拟和形成PWM波形。

空间矢量调制方法在大范围调制比内有很好的性能，具有很小的输出谐波含量和较高的电压利用率。

而且这种方法对各种目标的控制相对容易实现。

SVPWM技术源于三相电机调速控制系统。

随着数字化控制手段的发展，在UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中得到了广泛的应用。

与其他传统PWM技术相比，SVPWM技术有着母线电压利用率高、易于数字化实现、算法灵活便于实现各种优化PWM技术等众多优点。

2. SVPWM 逆变器基本原理2.1. SVPWM 调制技术原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。

在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。

两个矢量的作用时间可以一次施加，也可以在一个采样周期内分多次施加，这样通过控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，就可以使逆变器输出近似正弦波电压。

Three-phase Two-level PWM Converters (discrete)两电平三相PWM电压逆变器1、原理分析如图1，该系统主要由两个独立的电路说明两个两电平三相的PWM电压源逆变器。

每个PWM电压源逆变器输入为一个通过三相变压器二次侧得到的交流电，变压器数据为：1kw,208V/ rms 500 var 60Hz。

电路中所有转换器属于开环控制，其中PWM发生器是属于离散模块的，这个模块可在离散控制模块库中查找。

这两个电路使用相同的直流电压(Vdc = 400V)、载波频率(1080赫兹)、调制指数(m = 0.85)与生成频率(f = 60赫兹)。

采用变压器漏电感和负载电容进行谐波滤波。

这两个电路是:1、三相、两电平转换器(单/三桥臂，六开关器件);2、三相、两级转换器(双/三桥臂，十二开关器件的H型结构)图1 两电平三相PWM电压逆变器仿真图2、参数设置1、通用桥图2 通用桥参数设置如图2，参数分别为：·Number of bridge arms：桥臂数量，可以选择1、2、3相桥臂，构成不同形式的整流器·Snubber resistance Rs（Ohms）：缓冲电阻Rs，为消除缓冲电路，可将Rs参数设置为inf。

·Snubber capacitance Cs(F)：缓冲电容Cs，单位F，为消除缓冲电路，可将缓冲电容设置为0；为得到纯电阻，可将电容参数设置为inf。

·Resistance Ron(Ohms)：晶闸管的内电阻Ron，单位为Ω。

·Forward voltage Vf(V)：晶闸管元件的正向管压降Vf和二极管的正向管压降Vfd，单位为V。

·Measurements：测量可以选择5种形式，即None（无）、device voltages （装置电压）、Device currents（装置电流）、UAB UBC UCA UDC（三相线电压与输出平均电压）或All voltages and currents（所有电压电流），选择之后需要通过Multimeter（万用表模块）显示。

逆变器电路实验报告总结逆变器是一种将直流电能转换成交流电能的电子器件。

逆变器的应用范围广泛，被广泛应用于电力电子、工业自动化、农业、医疗、航空航天等领域。

本次实验以逆变器电路为研究对象，通过构建电路、调试参数，实现从直流到交流的转换。

在实验中，我们首先了解了逆变器的基本工作原理。

逆变器电路由直流输入电源、半桥电路、输出滤波电路、控制电路等部分组成。

直流输入电源提供原始的直流输入信号，半桥电路根据控制信号对直流电压进行转换，输出滤波电路将半桥电路输出的方波滤波为平滑的正弦波信号，控制电路负责产生逆变器所需的各种控制信号。

在实验的过程中，我们按照实验指导书的步骤搭建了逆变器电路，合理选择了元器件的参数。

在调试参数的过程中，我们先后调整了半桥电路的频率、占空比、死区时间等参数，以得到较为稳定的输出电压和频率。

在调试过程中，我们注意到了一些现象和问题，比如频率调整过高会导致输出电压不稳定，占空比调整过大会使输出电压变大等等。

通过不断调整参数，我们最终实现了逆变器电路的正常工作，成功地将直流电能转换成了交流电能。

通过这次实验，我对逆变器电路的工作原理和调试参数有了更深入的了解。

实验中，我不仅亲自搭建了电路，还亲自参与了调试参数的过程，对逆变器电路的各个部分有了更加清晰的认识。

通过实验，我深刻体会到了电子器件的具体应用和重要性，在实践中加深了对课堂知识的理解。

在今后的学习和研究中，我将继续深入学习逆变器电路的相关知识和原理，进一步提高我的实际动手能力和解决问题的能力。

我相信，通过不断地实验和学习，我将更好地理解和掌握逆变器电路的工作原理，进一步提高我的实践能力和创新能力，为电子器件的应用和发展做出更大的贡献。