电力电子装置课程设计--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。

深圳大学实验报告课程名称：电力电子技术实验名称：三相桥式有源逆变电路得仿真学院：机电与控制工程学院组号：指导教师：报告人：学号：实验地点机电楼机房实验时间：2013 年 6 月13 日星期四实验报告提交时间：2013/6/18二、实验原理：所谓逆变，就就是要求把负载（电机）吸收得直流电能转变为交流电能反馈回电网。

三相桥式有源逆变电路实质上就是三相桥式可控整流电路工作得一个特定状态，三相桥式逆变电路原理图如图1所示。

要使整流电路工作于逆变状态，必须有两个条件：(1)变流器得输出Ud能够改变极性。

因为晶闸管得单向导电性，电流Id不能改变方向，为了实现有源逆变，必须去改变Ud 得电极性。

只要使变流器得控制角α>90°即可。

(2)必须要有外接得直流电源E，并且直流电源E也要可以改变极性，并且|E|>|Ud|。

上述条件必须同时满足，才能实现有源逆变。

图（1）三相桥式有源逆变电路原理图三、实验仪器：电脑四、实验内容与步骤：、（1）建立一个新得模型窗口，命名为san。

（2）打开电源模块组,复制一个Three-Phase Source。

打开参数设置对话框,按三相对称正弦交流电源要求设置参数(Um=50V、f=50Hz、初相位依次为0°、-120°、-240°)；打开电力电子模块组，复制一个通用变流器桥到YYNB窗口中，选择Thyristor类型，桥得结构选择三相。

（3）打开附加模块组中得控制模块，复制一个同步六脉冲发生器Synchronized 6-Pulse Generator到窗口中。

从输入源模块组中复制两个常数模块constant到窗口中，一个常数设置为0，一个设置为30、从数学运算模块组中复制一个Gain模块，参数设置为10，即将六路脉冲放大了10倍，使触发脉冲得功率满足晶闸管触发要求；再复制三个电压表模块，将三相线电压同步。

（4）打开电源模块组，复制一个直流电源san窗口中，设置参数为50V。

三相桥式全控整流及逆变电路matlab仿真电⼒电⼦技术课程设计系别：⾃动化系专业：⾃动化班级：1120393⼩组成员：费学智（25）薛阳（43）指导⽼师：周敏⽇期：2013年12⽉13⽇⽬录1.简要背景概述 (3)2.⼯作原理介绍 (3)3.主电路设计 (4)4. simulink仿真系统设计 (5)5.仿真结果分析 (7)6.总结（收获与体会） (17)7参考⽂献 (17)⼀简要背景概述随着社会⽣产和科学技术的发展，整流电路在⾃动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应⽤⽇益⼴泛。

常⽤的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。

三相全控整流电路的整流负载容量较⼤,输出直流电压脉动较⼩,是⽬前应⽤最为⼴泛的整流电路。

它是由半波整流电路发展⽽来的。

由⼀组共阴极的三相半波可控整流电路和⼀组共阳极接法的晶闸管串联⽽成。

六个晶闸管分别由按⼀定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发⾓时，相应的输出电压平均值也会改变，从⽽得到不同的输出。

由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采⽤常规电路分析⽅法显得相当繁琐，⾼压情况下实验也难顺利进⾏。

Matlab提供的可视化仿真⼯具Simulink可直接建⽴电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且⽴即可得到任意的仿真结果，直观性强，进⼀步省去了编程的步骤。

本⽂利⽤Simulink对三相桥式全控整流电路进⾏建模，对不同控制⾓、桥故障情况下进⾏了仿真分析，既进⼀步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电⼒电⼦实验教学奠定良好的实验基础。

三相桥式全控整流电路以及三相桥式全控逆变电路在现代电⼒电⼦技术中具有很重要的作⽤和很⼴泛的应⽤。

这⾥结合全控整流电路以及全控逆变电路理论基础，采⽤Matlab 的仿真⼯具Simulink对三相桥式全控整流电路和三相桥式全控逆变电路进⾏仿真，对输出参数进⾏仿真及验证，进⼀步了解三相桥式全控整流电路和三相桥式全控逆变电路的⼯作原理。

三相无源逆变器的构建及其M A T L A B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。

一．课程设计目的（1）通过matlab的simulink工具箱，掌握DC-DC、DC-AC、AC-DC电路的仿真。

通过设置元器件不同的参数，观察输出波形并进行比较，进一步理解电路的工作原理；（2）掌握焊接的技能，对照原理图，了解工作原理；（3）加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识，提高学生综合运用所学知识的能力；二．课程设计容第一部分：simulink电力电子仿真/版本matlab7.0（1）DC-DC电路仿真（升降压（Buck-Boost）变换器）仿真电路参数：直流电压20V、开关管为MOSFET（阻为0.001欧）、开关频率20KHz、电感L为133uH、电容为1.67mF、负载为电阻负载（20欧）、二极管导通压降0.7V（阻为0.001欧）、占空比40%。

仿真时间0.3s，仿真算法为ode23tb。

图1-1占空比为40%的，降压后为12.12V。

触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。

图1-2占空比为60%的，升压后为28.25V。

触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。

图1-3•图1-4升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反，其电路原理图如图1-4(a)所示。

它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源工作原理：①T导通，ton期间，二极管D反偏而关断，电感L储能，滤波电容C向负载提供能量。

②T关断，toff期间，当感应电动势大小超过输出电压U0时，二极管D导通，电感L经D向C和RL反向放电，使输出电压的极性与输入电压在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量，得：由的关系，求出输出电压的平均值为：上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当D=0.5时，U0=Ud；当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换；当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。

基于SVPWM 三相逆变器在MATLAB 下的仿真研究摘要：介绍了电压空间矢量脉宽调制控制算法的基本概念; 并简要介绍了利用多种实际矢量合成所需电压矢量的方法及具体的实现算法; 最后,利用 Matlab 的 Simulink 工具箱,建立了SVPWM 逆变器的仿真模型,通过仿真波形可知,该算法是正确的,并分析了逆变器输出的交流电压和电流的谐波。

关键词：SVPWM 、Simulink 、三相逆变器0 引 言电压空间矢量脉宽调制( Space Vector PWM,SVPWM) 控制技术,也称作磁链跟踪控制技术,它是从控制交流电动机的角度出发,最终目的是在电动机气隙空间形成旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。

空间矢量脉宽调制方法依附其优越的性能指标、易于数字化实现等优点,自提出以来就成为研究的热点,不仅可以应用在各种交流电气传动系统中,而且在电力系统功率因数的调节以及各种利用清洁能源发电的分布式发电系统中都有很好的应用前景。

1 SVPWM 逆变器的原理1.1 电压空间矢量电压空间矢量是研究交流电动机三相电压与电动机旋转磁场关系而提出的虚构物理量。

在空间按 120°对称分布的三相电机定子绕组上施加三相对称电压()1)32sin()32sin(sin ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=-==πωπωωt U u t U u t U u m c m b m a在定子绕组中即产生定子电流和磁通。

对单个绕组而言,产生的磁通是脉振的,它仅在固定的绕组轴线位置上有大小和方向的变化,但是在三相绕组的配合作用下,在电机的气隙中就产生了合成的旋转磁场。

电压和电流是时间变量,并没有空间的概念,但是电动机三相绕组产生的旋转磁场是空间和时间的变量,它的大小和空间位置随时间变化,一般以矢量表示。

时空变化的旋转磁场由三相电压产生,为了描述三相电压与电动机旋转磁场的关系,提出了电压空间矢量的概念。

电压空间矢量反映了三相电压综合作用的效果,三相电压与电压空间矢量的关系由 Park 变换来表示:)2()(322401200 j C j B j S e u e u e u u A ++=式中,u s 为电压空间矢量,u A 、u B 、u C 为三相相电压,2/3为变换系数,指数项表示了三相绕组的空间位置。

基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1.深入理解三相桥式PWM逆变电路的工作原理。

2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建三相桥式PWM逆变电路的仿真框图。

3.观察在PWM控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。

4.分别改变三角波的频率和正弦波的幅值，观察电路的频谱图并进行谐波分析。

三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍1. 正弦波，电路常用到的正弦信号模块，双击图标，在弹出的窗口中调整相关参数。

其信号生成方式有两种：Time based和Sample based。

2. 锯齿波发生器，产生一个时基和高度可调的锯齿波序列。

3. 示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在一个坐标轴中显示。

4. 关系运算符，<、>、=等运算。

5. 直流电压源，提供一个直流电源。

6. 三相RLC串联电路，电阻、电感、电容串联的三相电路，单位欧姆、亨利、法拉。

7. 电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。

8. 多路测量仪，可以接收该需要测模块的电压、电流或电压电流信号并输出。

9. IGBT/二极管，带续流二极管的IGBT 模型.10 为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.六、实验原理三相桥式PWM逆变电路图1-1如下：图1-1三相桥式PWM逆变电路图三相桥式PWM逆变电路波形七、仿真实验内容三相桥式PWM逆变电路仿真框如图1-2所示：图1-2三相桥式PWM逆变电路仿真框图仿真参数设置如下：三角波参数如图1-3所示：载波频率f=1kHz,周期T=1e-3s,幅值Ur=1V.图1-3三角波参数图正弦波参数，正弦信号A/B/C相位差为120，分别为0、2*pi/3、-2*pi/3，幅值都为1，如图1-4、1-5、1-6所示。

五邑大学电力电子技术课程设计报告题目：三相桥式整流电路的MATLAB仿真院系信息工程学院专业轨道交通电气化班级学号学生姓名指导教师完成时间2016年11 月17 日三相桥式整流电路的MATLAB仿真一、题目的要求和意义利用MATLAB软件中的SIMULINK对三相桥式整流电路进行建模、仿真，设置参数，采集波形。

具体要求如下：输入三相电压源，线电压取380V，50Hz，内阻0.004欧姆。

利用六个晶闸管搭建三相桥式整流电路的模型。

当负载分别为纯电阻负载和阻感负载时设置相关参数利用示波器查看仿真波形，并将ud、id、uVT1波形记录下来。

整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用得最为广泛的电路，不仅应用于一般工业领域，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。

常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。

三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。

Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强。

利用matlab对三相桥式全控整流电路仿真，可以让我们进一步深入了解三相整流电路工作的每一个步骤，充分掌握三相整流电路，而对故障波形的采集与分析，锻炼我们解决电路出现问题时的能力，以使我们在实际工作中也能足够的理论知识去排除及解决各种电路故障，具有十分重要的意义。

二、基本原理三相桥式整流电路习惯将其阴极连接在一起的三个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（VT2、VT6、VT2）称为阳极组，如图1所示、图1 三相桥式整流电路原理图图1中a相电源的初相角是0，c相电源初相角是120度，b相电源的初相角是-120度。

三相半波整流时，在一个周期内，相电压最高值会交换三次，而三相全桥时，负载相当于接在两相的线电压上，而线电压的最高值每个周期会交换六次，线电压波峰的交点叫自然交换点，这就意味，当触发角α=0时，就能整流出一个周期内有六个波峰的直流电，它们的电压波形如图2图2 三相桥式整流电路带电阻（阻感负载）α=0°时的波形这样只要六个晶闸管按照VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的导通顺序， 每个晶闸管导通60度，即可把三相交流电源整流为直流电。

三相逆变电路仿真姓名：朱龙胜班级：电气1102 ________学号：11291065 ________日期：2014年6月6日指导老师：郭希铮北京交通大学计算机仿真技术作业六题目：三相逆变电路仿真直流电压53OV ：逆变器用Universal Bndge 模块，器件选IGBT ；逆变器输出电压频率 50Hz ；负我用阻感负載，电阻10欧姆，电感5亳亨，三相星接。

驱动信号町用6个Pulse Generator 产生，移相60度 输出电压频率为50Hz1、180°导电模式仿真：驱动信号可用6个Pulse Generator 产生，相互移相60。

；仿真时间0.2s,算法ode23tb, 最人步长限制为0 lmso建立仿真模型如下图所示(1) 记录a 相电压波形：(2) 记录a 柑电流波形； ⑶记录ab 线电压波形;如下图所示⑷用Extra Libi'aiy/Measurements/Founer 模块计於a 相电H (的基波.5次谐波.7次谐波 幅值.并与理论公式对比。

对相电斥进行傅里叶分解得到下式1 1 1 \sin^ + -s ta 5^+-sin7^ + -sinll^+..J»o.n ' JT0・ 二•匕IO08 O(H0 0B0 801 0 130 14Q IB2•T20・ 0 ■ 20 -亠 ___1 ___________ Ix-i111111 1 i 1 1 1 > 1■ — —1 1O 08 O.M0 OB0 0S30.120.140 W Qt8 021 500 - 0 - SOO -11 1 • 1 1[n u n L yi u n LJ n u n1 1 1 1 1 11 11I0B 2 OCO 0.11 • 140 W 01t02对线电压进行傅里叶分解得到卞式2\l3U d ( 1 1 1U an = ------ 1 sill a)t + —sin5o)t +-sin 7cot + —sinllcot + …7i \ 5 7 112U Aa相基波电压幅值:U Q= — = 0.637— = 337.41V na相5次谐波电压幅值:仏5 = * = 67.48V5a7a5y = 48.2V方波逆变器(a= 180°)的特点(1)只能调频，直流电压恒定时不能调压(2)谐波较大(3)直流电压利用率不高2、SPWM三相逆变器仿真：采用离散系统仿真，在命令行窗I I中输入powei'lib,将其中的“powergin”模块拖到仿真界面中，双击并选为离散仿貞模式(discretize electrical model).本题中采样时间口J"设为le-6秒；用Extra Library/discrete control blocks/discrete PWM generator 模块产生PWM 信号,:选择三相桥式电路，载波频率设为1kHz,调制度09 频率50Hz：仿真时间0.1秒即可。