双E类逆变器拓扑电路仿真研究
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目录第一章绪论 (1)1.1多电平逆变器的背景 (1)1.2多电平逆变器的研究现状 (2)1.3多电平逆变器的应用 (3)第二章多电平逆变器的种类介绍 (6)2.1二极管箝位式多电平逆变器及其优缺点 (6)2.2电容箝位式多电平逆变器及其优缺点 (6)2.3H桥级联式多电平逆变器及其优缺点 (7)第三章多电平变换器PWM调制策略 (8)3.1多电平变换器PWM调制策略的分类 (8)3.2多电平SPWM调制策略 (9)3.2.1 SPWM调制策略 (9)3.2.2 载波垂直分布多电平调制策略 (9)3.2.3 载波水平移相多电平调制策略 (10)3.2.4多载波SPWM调制策略谐波分析 (10)3.3多电平SVPWM调制策略 (46)3.3.1 SVPWM调制策略 (46)第四章多电平逆变器中的电压平衡技术 (48)第五章三电平中点箝位型逆变器SPWM控制策略与仿真 (53)5.1三电平NPC逆变器SPWM方法 (53)5.2基于MATLAB的三电平NPC逆变器SPWM仿真 (54)5.2.1仿真系统整体框图 (54)5.2.2 基于载波反向SPWM带电机负载的仿真模块 (54)5.3基于载波同向SPWM带电机负载的仿真模块 (56)5.3.1 SPWM开关信号的发生模块 (56)5.3.2仿真结果与分析 (56)5.4基于注入三次谐波的SPWM带电机负载的仿真模块 (57)5.4.1 SFOPWM开关信号的发生模块 (57)5.4.2仿真结果与分析 (58)5.5三电平NPC逆变器SPWM的实验结果 (58)5.6小结 (59)第六章总结展望 (60)第一章绪论1.1 多电平逆变器的背景电力电子技术自二十世纪50年代诞生以来,经过近半个世纪的飞速发展,至今已被广泛应用于需要电能变换的各个领域。
在低压小功率的用电领域,电力电子技术的各个方面己渐趋成熟,将来研究的目标是高功率密度、高效率、高性能;而在高压大功率的工业和输配电领域,各个方面的技术正成为当今电力电子技术的研究重点。
电力电子电路缓冲器研究与仿真研究背景电力电子技术在电力系统中起着重要的作用,其应用已经涉及到许多领域。
电力电子电路缓冲器作为电力电子技术的重要组成部分之一,在电力电子电路中具有重要的功能和意义。
随着电力电子技术的不断发展和进步,电力电子电路缓冲器的研究也变得越来越重要。
电力电子电路缓冲器可以提供对电力电子器件的控制和保护,能够调节电力电子器件的功率输出,提高系统的稳定性和可靠性。
电力电子电路缓冲器在电力系统中的应用广泛,包括逆变器、变频器、电力调节器等。
它们能够实现能量的转换和传输,提高能源效率,减少能源浪费,对推动电力系统的发展和改善电力质量具有重要意义。
因此,对电力电子电路缓冲器进行深入研究和仿真分析,能够为电力系统的稳定运行和性能优化提供重要支持和指导,对电力电子技术的发展具有重要意义。
电力电子电路缓冲器有多种类型,包括电阻缓冲器、电容缓冲器和电感缓冲器等。
下面将介绍它们的原理、特点和应用场景。
电阻缓冲器电阻缓冲器是一种常见的电力电子电路缓冲器。
它使用电阻元件来减小电流的变化率,从而减少因突变电流引起的电压波动。
电阻缓冲器可以有效地保护电路中的其他元件免受过大的电流冲击。
它的原理简单,适用于各种电路,特别是在需要稳定电压输出的场景中常被使用。
电容缓冲器电容缓冲器是另一种常见的电力电子电路缓冲器。
它利用电容元件的充放电特性来平滑电压波动,降低峰值电压,并延长短暂电流脉冲的时间。
电容缓冲器适用于需要稳定电压输出的场景,尤其是在对电流响应时间要求较高的电路中。
电感缓冲器电感缓冲器使用电感元件来抵抗电流的变化率,从而减少电压的变化。
它通过电感的储能和释能来实现电流的平滑过渡,减少电路中的电压波动。
电感缓冲器在保护电路中的其他元件免受电压峰值和电流突变的影响方面具有良好的效果。
它常被应用于需要高度稳定性和电流保护的电路中。
以上是不同类型的电力电子电路缓冲器的简要介绍,它们都在特定的应用场景中发挥着重要的作用。
第55卷第1期2021年1月电力电子技术Power ElectronicsVol.55,No.lJanuary2021电机模拟器的设计、仿真与实现金阳I,毕大强2,郑婷婷I,段1(1.中国核动力研究设计院,四川成都610005;2.电力系统国家重点实验室,清华大学,电机系,北京100084)摘要:针对永磁同步电机(PMSM)的功率模拟提出一种新方法,即基于双脉宽调制(PWM)变换器的能量回馈型电子负载结构,其输入PWM变换器按照PMSM的特性采用滞环电流控制,使该变换器对外接口特性,如电压、电流、转速等信息与实际电机一致,达到模拟真实PMSM的目的。
输出PWM变换器釆用幅相控制达到能量回馈电网的目的。
在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型,并与Simulink库中自带的PMSM模型进行对比仿真,验证该模型的正确性,并基于智能功率模块(IPM)制作实验样机,基于C语言进行控制算法编程。
关键词:永磁同步电机;电子负载;电机模拟器中图分类号:TM351文献标识码:A文章编号:1000-100X(2021)01-0071-05The Design,Simulation and Implementation of Motor EmulatorJIN Yang1,BI Da-qiang2,ZHENG Ting-ting1,DUAN Yan-yao1(1.Nuclear Power Institute of China,Chengdu610005,China)Abstract:A new method of simulation for permanent magnet synchronous motor(PMSM)is proposed.The main structure is an energy feedback electronic load based on dual pulse width modulation(PWM)converter.The input side converter adopts hysteresis current control according to the characteristics of PMSM,makes the external interface features such as voltage,current,speed of the converter the same as the real motor to achieve the purpose of emulating the real PMSM.The output side converter adopts amplitude phase control to achieve the goal of energy feedback to the grid.Matlab/Simulink module for the simulation is applied and compared to the built-in PMSM in Simulink to prove the correctness of the the module,then make a simulation prototype based on intelligent power module(IPM),and programme the control algorithm based on the C language.Keywords:permanent magnet synchronous motor;electronic load;motor emulator1引言电子负载是可以模拟真实负载的电力电子装置,能模拟各种类型的负载,并将电能反馈回电网。
微型逆变器拓扑微型逆变器是一种常见的电力转换设备,通常用于将直流电转换为交流电。
在微型逆变器中,拓扑结构起着关键的作用,决定了其性能和效率。
本文将介绍微型逆变器的拓扑结构及其特点。
微型逆变器拓扑主要有以下几种:1. 单相全桥拓扑单相全桥拓扑是一种常见的微型逆变器拓扑,其基本原理是利用四个开关管来控制直流电源,将直流电源转换为交流电。
该拓扑具有输出电压高、输出功率大、稳定性好等优点,但需要使用高压开关管和大容量滤波器。
2. 单相半桥拓扑单相半桥拓扑是一种简单的微型逆变器拓扑,它只需要两个开关管。
该拓扑具有结构简单、成本低等优点,但输出功率较小、效率较低。
3. 三相桥式拓扑三相桥式拓扑是一种常见的工业级微型逆变器拓扑,其基本原理是利用六个开关管来控制三相交流电源,将直流电源转换为三相交流电。
该拓扑具有输出功率大、效率高等优点,但需要使用高压开关管和大容量滤波器。
4. 三相三电平拓扑三相三电平拓扑是一种新型的微型逆变器拓扑,它可以实现更高的输出功率和效率。
该拓扑结构复杂,需要使用多个开关管和滤波器,但输出波形更接近正弦波。
以上四种微型逆变器拓扑各有优缺点,在实际应用中需要根据具体情况选择合适的拓扑结构。
除了以上常见的微型逆变器拓扑外,还有一些新型的微型逆变器拓扑正在不断发展中。
例如基于多电平技术的微型逆变器、基于谐振技术的微型逆变器等,这些新型微型逆变器拓扑将进一步提升微型逆变器的性能和效率。
总之,微型逆变器是一种重要的电力转换设备,在不同领域都得到了广泛应用。
选择合适的微型逆变器拓扑对于提高其性能和效率至关重要。
随着科技不断进步和发展,微型逆变器拓扑也在不断创新和改进中。
一种电动汽车双向充电系统电路设计与仿真第一篇范文一种电动汽车双向充电系统电路设计与仿真随着能源危机和环境污染问题日益严重,电动汽车因其清洁、高效的特点逐渐成为未来汽车市场的主流。
电动汽车(EV)的广泛应用对电网带来了新的挑战和机遇。
为了提高电网的灵活性和电动汽车的实用性,一种新型的电动汽车双向充电系统应运而生。
本文将详细介绍这种系统的电路设计及其仿真分析。
1. 系统概述电动汽车双向充电系统(V2G)允许电动汽车在需要时向电网供电,不仅可以作为移动储能单元,还可以在电力需求高峰期间向电网输送电能,实现电网的负载均衡。
这种系统由电动汽车、充电控制器、电网以及通信接口等部分组成。
2. 电路设计2.1 充电模式在充电模式下,电动汽车通过充电控制器从电网获取电能。
充电控制器通常包括一个电力电子变换器,用于实现交流(AC)到直流(DC)以及反向的转换。
该变换器由全桥逆变器和一个LC滤波器组成,确保电流的稳定性和电能的质量。
2.2 放电模式在放电模式下,电动汽车将其电池组中的电能输送到电网。
这一过程需要一个双向直流-直流变换器(DC-DC converter),该变换器能够处理电能的双向流动。
为了提高效率和功率密度,该变换器通常采用开关频率较高的开关器件。
3. 系统仿真为了验证电路设计的有效性,需要进行系统仿真。
仿真模型应包括电动汽车电池模型、充电控制器模型、电网模型以及负载模型。
通过在不同的工作条件下对系统进行仿真,可以评估其性能,包括效率、响应时间以及对电网的影响。
4. 结论电动汽车双向充电系统的设计与仿真对于推动电动汽车的广泛应用及电网的可持续发展具有重要意义。
随着电力电子技术的进步和智能电网的发展,这种系统有望在未来得到广泛应用,为电动汽车和电网的协同发展提供支持。
第二篇范文电动汽车双向充电系统:电路设计背后的智慧想象一下,你的电动汽车不仅能驱动你前往目的地,还能在你不需要使用它的时候,反向将多余的电能输送到电网中。
三相逆变器双极性SPWM调制技术的仿真一、三项逆变器SPWM调制原理PWM控制技术在逆变电路中的应用十分广泛,目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。
常用的PWM技术主要包括:正弦脉宽调制(SPWM)、选择谐波调制(SHEPWM)、电流滞环调制(CHPWM)和电压空间矢量调制(SVPWM)。
在采样控制理论中有一个重要的结论: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。
图1中各个形状的窄脉冲在作用到逆变器中电力电子器件时,其效果是相同的,正是基于这个理论,SPWM调制技术才孕育而生。
a)矩形脉冲b)三角脉冲c)正弦半波脉冲d)单位脉冲函数图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲二、SPWM控制方式SPWM包括单极性和双极性两种调制方法,(1)如果在正弦调制波的半个周期内,三角载波只在正或负的一种极性范围内变化,所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内,叫做单极性控制方式。
(2)如果在正弦调制波半个周期内,三角载波在正负极性之间连续变化,则SPWM波也是在正负之间变化,叫做双极性控制方式。
图2双极性PWM控制方式其中:载波比——载波频率f c与调制信号频率f r 之比N,既N = f c / f r调制度――调制波幅值Ar与载波幅值Ac之比,即Ma=Ar/Ac同步调制——N 等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步。
基本同步调制方式,f r 变化时N不变,信号波一周期内输出脉冲数固定;三相电路中公用一个三角波载波,且取N 为3的整数倍,使三相输出对称;为使一相的PWM波正负半周镜对称,N应取奇数;f r 很低时,f c 也很低,由调制带来的谐波不易滤除;f r 很高时,f c 会过高,使开关器件难以承受。
异步调制***——载波信号和调制信号不同步的调制方式。
通常保持f c 固定不变,当f r 变化时,载波比N 是变化的;在信号波的半周期内,PWM波的脉冲个数不固定,相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称;当f r 较低时,N 较大,一周期内脉冲数较多,脉冲不对称产生的不利影响都较小;当f r 增高时,N 减小,一周期内的脉冲数减少,PWM 脉冲不对称的影响就变大。
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制;实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路(H桥)拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管:T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4,如图4.1所示。
当T1、T4导通时,V ab=V D;当T2、T3导通时,V ab=-V D;当T1、T3导通时V ab=0;当T2、T4导通时,V ab=0(其中T1、T2不能同时导通;T3、T4不能同时导通)。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理:大小、波形不相同的窄脉冲变量,例如电压V(t),作用于惯性系统(例如RLC电路)时,只要它们的冲量,即变量对时间的积分相等,其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份,那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等,那么从冲量等效的观点看,由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步,如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲,每个电压脉冲的面积(冲量)分别与①、②、③…面积相等,于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制(重点)图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示,图中的高频三角波v c成为载波,正弦波v r称为调制波或参考调制波。