4.5单相全桥逆变电路仿真实验

基于simulink 的单相全桥逆变电路仿真实验关键字：单相 全桥 逆变 simulink本次实验主要为利用simulink 中的块原件来构建电力电子中的一种基本整流电路——单相全桥逆变电路，电路的功能是将直流电逆变为交流电，在逆变电路的设计过程中，需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。

如果通过实验来验证， 需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤， 这样使得设计耗资大，效率低， 周期长。

现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法， 可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。

Matlab 是一种计算机仿真软件， 它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。

Simulink 是基于框图的仿真平台， 它挂接在Matlab 环境上，以Matlab 的强大计算功能为基础， 用直观的模块框图进行仿真和计算。

其中的电力系统（Power System ）工具箱是专用于RLC 电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。

以Matlab7.0 为设计平台， 利用Simulink 中的Pow er System 工具箱来搭建整流电路仿真模型，设置参数进行仿真。

一、单相全桥逆变电路工作原理1、电路结构°；a)tb)d)c) uo 波形同半桥电路的uo ，幅值高出一倍U m =U d ； d) i o 波形和半桥电路的i o 相同，幅值增加一倍； e) 单相逆变电路中应用最多的； 3、输出电压参数分析uo 成傅里叶级数 基波幅值 基波有效值当uo 为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能改变Ud 来实现 4、移相调压方式（通过逆变器本身开关控制,适用于单相）图示单相全桥逆变电路的移相调压方式可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压各栅极信号为180°正偏，180°反偏，且V 1和V 2互补，V 3和V 4互补关系不变 但V 3的栅极信号只比V 1落后q ( 0<q <180°)u o 成为正负各为q 的脉冲，改变q 即可调节输出电压有效值 uo 成傅里叶级数 输出电压的有效值: 基波有效值随着θ 的变化，谐波幅值也发生变化，特别是当θ 较小时，较低次的谐波幅值将与基波的幅ddo1m 27.14U U U ==πd o 1,3,54sin sin 2n U n u n t n θω∞==π∑值相当，所以，这种调压方式不适合大范围的调压。

单相桥式PWM逆变电路实验报告1. 引言在现代电力系统中，逆变器是一种重要的电力电子设备。

逆变器可以将直流电能转换为交流电能，广泛应用于太阳能发电、风力发电、电动车等领域。

本实验旨在通过搭建单相桥式PWM逆变电路，深入了解逆变器的工作原理和性能。

2. 实验原理2.1 单相桥式PWM逆变电路单相桥式PWM逆变电路是一种常见的逆变器拓扑结构。

它由四个开关管和一个负载组成，如图1所示。

其中，开关管可以通过PWM信号控制开关状态，从而实现对输出电压的控制。

2.2 工作原理在单相桥式PWM逆变电路中，通过控制开关管的导通和截止，可以实现对输出电压的控制。

具体工作原理如下：1.当开关管S1和S4导通，S2和S3截止时，电流流经D1和D4，负载得到正半周电压。

2.当开关管S2和S3导通，S1和S4截止时，电流流经D2和D3，负载得到负半周电压。

3.通过调节开关管的导通时间比例，可以实现对输出电压的调节。

2.3 PWM调制技术PWM调制技术是实现对逆变器输出电压调节的关键。

PWM调制技术通过改变开关管的导通时间比例，将输入直流电压转换为一系列脉冲信号，从而实现对输出电压的控制。

常用的PWM调制技术有脉宽调制（PWM）和正弦PWM调制（SPWM）。

3. 实验步骤3.1 实验器材•单相桥式PWM逆变电路实验板•示波器•直流电源•变压器3.2 实验步骤1.搭建实验电路：根据实验板上的连接图，连接单相桥式PWM逆变电路。

2.调节直流电源：将直流电源的输出电压调节为逆变器的输入电压。

3.设置PWM信号：使用示波器生成PWM信号，并通过控制开关管的导通时间比例，调节输出电压的大小。

4.连接负载：将负载接到逆变器的输出端，观察负载的输出情况。

5.调节PWM信号：通过改变PWM信号的频率和占空比，进一步调节输出电压的稳定性和波形质量。

6.记录实验数据：记录不同PWM信号参数下的输出电压和负载情况。

4. 实验结果与分析4.1 输出电压调节根据实验步骤中的操作，我们可以通过调节PWM信号的占空比，实现对输出电压的调节。

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：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)。

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)。

实验二单相全桥逆变电路一、实验目的1.加深理解单相全桥逆变电路的工作原理2.研究单相全桥逆变电路整流的全过程3.掌握单相全桥逆变电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。

二、预习内容要点1.单相全桥逆变电路电阻性负载的运行情况2.单相全桥逆变电路带阻感性负载的运行情况三、实验仿真模型图 1.1 单相全桥逆变电路四、实验内容及步骤1.对单相全桥逆变电路带电阻性负载，阻感性负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲频率及占空比。

（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。

有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（3）参数设置1.双击直流电源把电压设置为200V2.双击脉冲把频率设为50Hz,60Hz，因为此单位用秒来衡量，所以为方便起见，周期可用表达式：1/50和1/60来代替。

3.占空比为50%和80%。

4.双击负载把电阻设为20Ω，电感设为100H。

5.双击示波器把Number of axes设为6，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉；6.晶闸管参数保持默认即可（4）仿真波形及分析1、纯电阻占空比50%，频率50Hz频率60Hz占空比80%，频率50Hz频率60Hz2、阻感性负载（占空比50%频率50 Hz)频率60Hz占空比80%，频率50Hz频率60Hz仿真波形图五、实验总结通过上一次实验的摸索，大概熟悉了simunlink里的模块原件。

上次实验基于单相桥式整流电路的原理，这次是反过来运用，进行直流变交流的逆变，利用simulink的平台，对相关参数进行设置后仿真。

晶闸管正常使用，对于另外的信号检测端可用一个示波器检测即可，对于电流信号则与电压信号相似，电流信号则与电压信号检测模块同时接在负载两端时会无法检测出电压。

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： *********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% 以百分制计算学 号 1103020 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能整流电路是将交流电能变成直流电供给直流用电设备，在生产实际中，用于电阻加热炉、电解、电镀中，这类负载属于电阻类负载。

逆变电路是把直流电变成交流电。

逆变电路应用广泛，在各种直流电源中广泛使用。

设计任务及要求 1、确定系统设计方案，各器件的选型 2、设计主电路、控制电路、保护电路； 3、各参数的计算；4、建立仿真模型，验证设计结果。

5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。

技术参数整流电路：单相电网220V ，输出电压0~100V ，电阻性负载，，R=20欧姆 逆变电路：单相全桥无源逆变，输出功率200W ，输出电压100Hz 方波 进度计划1、 布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）2、 系统功能分析及系统方案确定（2天）3、 主电路、控制电路等设计（1天）4、 各参数计算（1天）5、 仿真分析与研究（3天）6、 撰写、打印设计说明书（1天）答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日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。

单相全桥逆变电器实验报告一、实验目标本次实验的主要目标是了解单相全桥逆变电器的原理、结构及工作特性，通过实验掌握逆变电器的运行规律，理解其在能源转换中的作用，为进一步研究逆变电源提供实践基础。

二、实验原理单相全桥逆变电器是一种将直流电能转换为交流电能的电力电子装置。

其基本工作原理是利用半导体开关器件（如晶体管、可控硅等）的开关特性，将直流电源的电能转换为高频交流电能，再通过变压器耦合升压或降压，最终输出所需电压和频率的交流电。

三、实验步骤1. 搭建单相全桥逆变电器实验平台，包括直流电源、全桥逆变电路、输出变压器、电压电流测量仪器等。

2. 设定直流电源的电压和电流值，开启电源，观察全桥逆变电路的工作状态。

3. 使用示波器观察全桥逆变电路的输出波形，理解其工作原理。

4. 调整直流电源的电压和电流值，观察全桥逆变电路输出电压和电流的变化情况，理解逆变电器的电压和电流调节特性。

5. 改变输出变压器的匝数比，观察输出电压和电流的变化情况，理解变压器的变压原理及匝数比对输出电压的影响。

6. 记录实验数据，整理实验结果，分析误差来源，得出实验结论。

四、实验结果及分析根据实验数据，绘制了全桥逆变电路的输出波形图、电压电流调节特性曲线、变压器匝数比与输出电压关系曲线等。

通过分析这些图表，可以得出以下结论：1. 全桥逆变电路能够将直流电能转换为交流电能，输出波形稳定，具有良好的电压和电流调节特性。

2. 变压器匝数比的改变可以调节输出电压的大小，实现电压的变换和匹配。

3. 实验过程中存在一定的误差，主要来源于测量仪器的精度误差和操作误差。

通过对误差的分析，可以进一步提高实验的准确性和可靠性。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了单相全桥逆变电器的工作原理和特性，掌握了其运行规律。

实验结果验证了逆变电器的电压和电流调节特性以及变压器匝数比对输出电压的影响。

同时，实验过程中也暴露出了一些问题和不足之处，需要我们在后续的研究中进行改进和完善。

单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180°电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形和半桥 电路的波形uo 形状相同，也是矩型波，但幅值 高出一倍，Um=Ud输出电流io 波形和半桥电路的io 形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间+-VD 3VD 4单相半桥电压型逆变电路工作波形全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的， 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数，得其中基波幅值Uo1m 和基波有效值Uo1分别为ddo1m 27.14U U U ==πdd1o 9.022U U U ==πO OONu o U - U m ioVD 1 VD2VD1VD 2⎪⎭⎫⎝⎛+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d o上述公式对半桥逆变电路也适用，将式中的ud 换成Ud /2uo 为正负电压各为180°的脉冲时，要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现实际就是调节输出电压脉冲的宽度•各IGBT 栅极信号为180°正偏，180°反偏，且V 1和V 2栅极信号互补，V 3和V 4栅极信号互补•V 3的基极信号不是比V 1落后180°，而是只落后θ ( 0<θ <180°)•V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1VD 3VD 4采用移相方式调节逆变电路的输出电压u u u u i o u o t 2时刻V 1和V 2栅极信号反向， V 1截止， V 2不能立即导通，VD 2导通续流，和VD 3构成电流通道，输出电压为-U d到负载电流过零开始反向， VD 2和VD 3截止， V 2和V 3开始导通， u o 仍为- U dt 1时刻前V 1和V 4导通，输出电压u o 为u dt 1时刻V 3和V 4栅极信号反向，V 4截止，因i o 不能突变，V 3不能立即导通，VD 3导通续流，因V 1和VD 3同时导通，所以输出电压为零各IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形u u u u i o u o t 3时刻V 3和V 4栅极信号再次反向， V 3截止， V 4不能立刻导通， VD 4导通续流， u o 再次为零目录单相桥式全控整流电路仿真建模分析 ..................................................................................... 6 （一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) . (7)1.电路的结构与工作原理 .................................................................................................... 7 2.建模 ........................................................................................................................................ 8 3仿真结果与分析 ................................................................................................................. 4 4小结 ........................................................................................................................................ 6 （二）单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) .. (7)1.电路的结构与工作原理 .................................................................................................... 7 2.建模 ........................................................................................................................................ 8 3仿真结果与分析 ............................................................................................................... 10 4.小结 .. (19)u u u u i o u o（三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载) (13)1.电路的结构与工作原理 (20)2.建模 (14)3仿真结果与分析 (16)4小结 (18)单相桥式全控整流电路仿真建模分析一、实验目的1、不同负载时，单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。

单相桥式全控整流电路的仿真设计实验报告大家好，今天给大家带来一个关于单相桥式全控整流电路的仿真设计实验报告。

这个电路虽然听起来复杂，但其实你一旦弄明白了其中的奥妙，也能理解它是怎么回事，跟小孩子玩拼图差不多，一步步拼凑，最后就能看出完整的画面。

今天咱们就一起走一遍这个过程，看看怎么把这些看似枯燥的电子元器件变成有趣的设计。

什么是单相桥式全控整流电路呢？嗯，说白了，就是用来把交流电转化为直流电的东西。

你想啊，咱们日常生活中的电器，大部分都需要直流电才能运行，比如电视、手机啥的。

但是，咱们家里的电压大多数是交流电（不管你信不信，99%的电力公司给你的是交流电），所以呢，咱们得用点儿办法，把交流电转化成直流电，才能驱动这些电器。

而这时候，单相桥式全控整流电路就登场了，正好能完成这个任务。

这个电路的名字可真长，听起来像是某个数学公式，不过仔细想想也没那么复杂。

它就是由四个二极管组成的桥式电路，再加上一些可控硅，组成的“全控”整流电路。

说白了，它的工作原理就是把交流电信号经过整流后变成直流电，再通过控制元件来调节输出电流的大小。

这种“全控”让电流能按照我们需要的方式流动，就像一个听话的电流小伙伴，指挥它去哪儿，怎么走，简直太棒了。

接下来说说仿真设计。

在实际的电路设计中，很多时候都需要先用仿真软件来模拟一下电路的工作效果。

这就像是先画草图，再去做最后的画作一样，能帮我们发现一些潜在的问题，避免在实际制作时“出师未捷身先死”。

仿真设计不但能让我们直观地看到电路的运行情况，还能让我们实时调试，看到不同的参数对电路效果的影响。

就好像你拿着遥控器试着调节电视音量，直接看到效果一样。

咱们的实验用的是Matlab/Simulink这个软件。

Simulink的界面就像是一个虚拟的电路板，里面有各种各样的模块和电路元件，你只要用鼠标点点点，连起来，就能完成一个完整的电路设计。

而且它特别好用，电路搭建完成后，直接点击仿真，就能看到电路的工作状态。

单相全控桥式整流仿真报告10页一、实验目的本次实验的主要目的是通过仿真的方式掌握单相全控桥式整流电路的基本原理、结构和工作特点，以及了解电路中主要元件的选型及其参数的测量方法，从而提高学生对于电路的运用能力。

二、实验原理单相全控桥式整流电路是一种常见的交流电路，其基本原理是通过四个可控硅管和两个二极管的控制，将交流电转换为直流电。

电路如下图所示：图中，V为网络电压，R为限流电阻，D1和D2为二极管，SCR1~SCR4为可控硅管，+V0和-V0为输出直流电压。

当输入电压为正半周时，SCR3和SCR4导通，通过D1和D2实现整流；当输入电压为负半周时，SCR1和SCR2导通，通过D1和D2实现整流。

控制SCR1~SCR4的触发角，可以实现输出电压的调节。

三、实验步骤1、按照电路图连接电路，选择合适的元件和参数；2、打开仿真软件（本次实验采用的是Multisim软件），新建一个电路，在元件库中选择所需元件，放置在仿真电路中；3、选择交流电源并连接，设置网络电压的参数（本次实验设置网络电压为220V）；4、设置可控硅管的触发角，观察输出电压的变化，记录数据；5、重复步骤4，改变可控硅管的触发角，分析输出电压的变化规律。

四、实验结果与分析1、当控制SCR1~SCR4的触发角为0时，输出电压的波形如下图所示：由图可知，输出电压为纯直流电压，振荡非常小，且电压大小为317.6V，略小于理论输出电压的峰值值（V0=220×√2=311.2V）。

这是因为，当SCR1~SCR4同时导通时，由于可控硅管的导通状态不连续，存在一定的电压降，从而使得输出电压存在一定的波形畸变和振荡。

2、当控制SCR1~SCR4的触发角为150°时，输出电压的波形如下图所示：由图可知，当可控硅管的触发角为150°时，输出电压为直流电压和交流电压的叠加，电压振荡明显，且电压大小为379.4V，略大于理论输出电压的峰值值（V0=220×√2=311.2V）。