目录
前言 (1)
1 概述 (2)
1.1有源逆变电路的概述 (2)
1.1.1有源逆变技术的分类和发展 (2)
1.1.2有源逆变技术的应用 (3)
1.2SIMULINK/POWER SYSTEM概述 (5)
1.2.1 SIMULINK简介 (5)
1.2.2 POWER SYSTEM 简介 (9)
1.3研究的目标、内容 (12)
2 有源逆变电路的结构及原理 (13)
2.1单相桥式有源逆变电路 (13)
2.1.1电源间能量的变换关系 (13)
2.1.2基本工作原理 (14)
2.1.3问题的提出 (15)
2.2三相半波有源逆变电路 (16)
2.2.1基本工作原理 (16)
2.2.2电路的基本计算 (17)
2.3三相桥式有源逆变电路 (17)
2.3.1逆变工作原理 (18)
2.3.2电路中基本电量的计算 (18)
3 有源逆变电路的MATLAB建模与仿真 (20)
3.1单相桥式全控整流及有源逆变的模型仿真 (20)
3.1.1 仿真模型模块介绍 (20)
3.1.2 仿真模型 (22)
3.1.3 仿真模型模块的参数设置 (23)
3.1.4 模型仿真及仿真结果 (31)
3.2三相半波有源逆变的模型仿真 (36)
3.2.1 仿真模型 (36)
3.2.2 仿真模型模块的参数设置 (36)
3.2.3 模型仿真及仿真结果 (37)
3.3三相桥式有源逆变的模型仿真 (41)
3.3.1 仿真模型 (41)
3.3.2 仿真模型模块的参数设置 (42)
3.3.3 模型仿真及仿真结果 (44)
结论 (48)
参考文献 (49)
有源逆变电路建模与仿真
摘要:本文以有源逆变电路为研究对象，介绍了有源逆变电路的工作原理，并对MATLAB/Simulink模块中电力电子仿真所需要的电力系统模块做了简要的说明，介绍了有源逆变电路的主要环节整流及有源逆变的工作原理，并且分析了几种常见的触发角，在此基础上运用MATLAB软件分别对电路的仿真进行了设计；实现了对有源逆变电路的仿真。关键词：有源逆变电路; matlab仿真;Simulink
Regenerative Invert Circuits modeling and simulation
Abstract： In this paper, inverter circuit for the active study, described active inverter circuit work, and matlab/simulink module needed to power electronic simulation power system module to do a brief description of the active inverter main components –the active rectifier and inverter works, and analyzed several common trigger angle on this basis, the use of matlab software simulation were carried out on the circuit design; implementation of active inverter system.
Keywords：Regenerative invert circuits; Matlab simulation; Simulink
前言
由于近年来逆变技术已经渗透到国民经济的各个领域和人们生活的方方面面，广泛应用于电力系统、交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域和航空、航天、航海等国防领域，特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视，而利用新能源的关键技术——逆变技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电，并网逆变的基础则是有源逆变技术，因此，有源逆变在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。
有源逆变电路常规的分析方法需要繁琐的绘图和计算过程。在设计过程中使用Matlab/Simulink 工具来辅助设计,可以得到一种较为直观、快捷分析有源逆变电路的新方法。同时，能用Scope随时地观察仿真波形，使得仿真更具有直观性，实时性。应用Matlab/Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观的观察到仿真结果随参数的变化情况。
鉴与此，我们有必要对有源逆变电路进行一定程度的分析研究，以便能更好的认识有源逆变电路的工作原理，本文正是在基于Matlab/Simulink优秀平台下对有源逆变电路进行仿真，来探讨有源逆变电路的实际运行状态。
1 概述
1.1有源逆变电路的概述
1.1.1有源逆变技术的分类和发展
随着电力电子技术的迅猛发展以及各行各业控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。它们的幅值、频率、稳定度及变化方式因用电设备的不同而不尽相同，如充电器、太阳能发电装置、电弧焊电源、交流电动机的变频调速器、加热电源、电动汽车、燃料电池发电系统、绿色照明电源、不间断电源、有源滤波器、市电电源的无功补偿器等等，它们所使用的电能都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。
现代逆变技术的种类很多，按输出交流的频率、主电路拓扑结构、输出相数等来分类，按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。如果把逆变器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去，称为有源逆变；如果逆变器的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，则称为无源逆变。
逆变技术的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动逆变技术的发展。最初的逆变电源采用晶闸管（ＳＣＲ）作为逆变器的开关器件，成为可控硅逆变电源，由于ＳＣＲ是一种没有自关断能力的器件，因此必须通过增加换流电路来强迫关断ＳＣＲ，ＳＣＲ的换流电路限制了逆变电源的进一步发展。随着半导体技术和变流技术的发展，自关断的电力电子器件脱颖而出，相继出现了电力晶体管（ＧＴＲ）、可关断晶闸管（ＧＴＯ）、功率场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）、绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）等等。由于自关断器件的使用，使得开关频率得以提高，从而逆变桥输出电压中低次谐波的频率比较高，使输出滤波器的尺寸得以减小，而且对非线性负载的适应性得以提高。一般认为，逆变技术的发展可以分为如下三个阶段：
1956，－－－1980年为传统发展阶段。这个阶段的特点是：开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善以多重叠加法为主，体积重量较大，逆变效率低，正弦波逆变器开始出现，晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件。
1981～2000年为高频化新技术阶段。这个阶段的特点是：开关器件以高速器件为主，逆变器的开关频率较高，波形改善以ＰＷＭ法为主，体积重量较小，逆变效率高，正弦波逆变技术发展日趋完善，微电子技术的发展使新近的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊控制等技术在逆变领域得到了较好的应用，极大的促进了逆变器技术的发展。
2000年至今为高效低污染阶段。这个阶段的特点是以逆变器的综合性能为主，低速与高速开关器件并用，多重叠加法与ＰＷＭ法并用，不再偏向追求高速开关器件与高开关频率，高效环保的逆
变技术开始出现。
随着功率开关器件向高压大容量化、集成化、全控化、高频化及多功能化的方向发展，材料学科的超导材料和软磁材料的惊人发展速度以及智能化控制技术、信息网络技术的发展，逆变技术正朝着高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染、智能化的方向发展。
1.1.2有源逆变技术的应用
随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，有源逆变技术在许多领域获得了越来越广泛的应用。下面列举的是其主要的应用：
(1)光伏发电
能源危机和环境污染是目前全世界面临的重大问题，许多国家采取了提高能源利用率、改善能源结构、探索新能源和可再生能源等措施，以达到可持续发展的目的。开发利用新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术之一，充分开发利用太阳能、风能、潮汐能和地热能等可再生能源是世界各国可持续发展的能源战略决策，其中光伏发电最受瞩目。
有源逆变一般用于大型光伏发电站（>10kW）的系统中，很多并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流。最大特点是系统的功率高，成本低。但受光伏组串的匹配和部分遮影的影响，导致整个光伏系统的效率和电产能。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制，以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高的效率。
(2)不间断电源系统（ＵＰＳ）
UPS （Uninterruptible PowerSuPPly）的全称是不间断电源系统，顾名思义，UPS是一种能为负载提供连续的不间断电能供应的系统设备。UPS最早的应用，应该是一些特殊的领域，比如：医院的手术室供电保障、电台/电视台的节目播出系统供电、军事应用等等。今天计算机技术、信息技术及其相关产业飞速发展，计算机在各行各业得到了广泛应用，于是UPS似乎也成了计算机系统设备的一个部分。越来越多的重要数据、图象、文字由计算机处理和存贮，如果在工作中间突然停电，必然导致随机存贮器中的数据和程序丢失或损坏；更严重的是，如果此时计算机的读写磁头正在工作的话，极易造成磁头或磁盘的损坏；假如这些数据是在银行清算系统或是证券交易等系统中丢失的话，后果更将不堪设想。不间断电源的核心技术就是将蓄电池中的直流电能逆变为交流电能的逆变技术。
(3)电动机制动再生能量回馈
在变频调速系统中，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的，在变频器频率
减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势高于变频器直流端电压的情况，这时电动机就变成发电机，非但不消耗电网电能，反而可以通过变频器专用型能量回馈单元向电网送电，这样既有良好的制动效果，又将动能转变化为电能，向电网送电而达到回收能量的效果。
交流电动机和直流电动机在制动过程中都会处于发电状态而使直流母线电压泵生。采用有源逆变系统将能量回馈到交流电网而代替传统的电阻能耗制动，既节约了电能，又提高了安全性能。回馈制动采用的是有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网，从而实现制动。
(4)直流输电
由于交流输电架线复杂、损耗大、电磁波污染环境，所以直流输电是一个发展方向。直流输电目前主要用于：①远距离大功率输电；②联系不同频率或相同频率而非同步运行的交流系统；③作网络互联和区域系统之间的联络线（便于控制、又不增大短路容量）；④以海底电缆作跨越海峡送电或用地下电缆向用电密度高的大城市供电；⑤在电力系统中采用交、直流输电线的并列运行，利用直流输电线的快速调节，控制、改善电力系统的运行性能。首先把交流电整流成高压直流再进行远距离输送，然后再逆变成交流电供给用户。随着电力电子技术的发展，大功率可控硅制造技术的进步、价格下降、可靠性提高，换流站可用率的提高，直流输电技术的日益成熟，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。当前，研制高压直流断路器、研究多端直流系统的运行特性和控制、发展多端直流系统、研究交直流并列系统的运行机理和控制，受到广泛的关注。
许多科学技术学科的新发展为直流输电技术的应用开拓着广阔的前景，多种新的发电方式──磁流体发电、电气体发电、燃料电池和太阳能电池等产生的都是直流电，所产生的电能要以直流方式输送，并用逆变器变换送入交流电力系统；极低温电缆和超导电缆也更适宜于直流输电，等等。今后的电力系统必将是交、直流混合的系统。
以上分别介绍了在城市供电、电气传动、交通运输、通信、电力系统等领域中的主要应用，此外在工业生产（如化学电源）、医疗设备（如医用电源）、家用电器、航空逆变器、舰船逆变器、变频电源及充电机等都会用到有源逆变技术。总之，有源逆变技术已经涉及各行各业，以及各种领域的电源设备。
1.2 SIMULINK/POWER SYSTEM概述
1.2.1 SIMULINK简介
Simulinnk 是the mathworks公司于1990年推出的产品，是在matlab环境下建立系统框图的和仿真的模块库。Simu一词表明它可以用于计算机模拟，而link一词表明它能进行系统连接，即把一系列模块连接起来，构成复杂的系统模型。正是由于simulink的这两大功能和特色，使它成为仿真领域首选的计算机环境。Sinulink环境下可以使用的电力系统仿真模块库（power system blockset）主要是由加拿大的hydro Quebec和tecsim international 公司共同开发的，其功能非常强大，可以用于电路电子系统，电机系统，电力传输系统等领域的仿真，提供一种类似电路搭建的方法用于系统模拟的绘制。在matlab命令窗口中给出simulink命令，或单击matlab工具栏的simulink图标则可打开simulink模型库窗口。
图1.1 Simulink 模型库界面
（1）：连续模块组及其用途
连续模块组包括的主要模块及其图标如图所示
图1.2 连续模块组
表1.1连续模块组及其用途
模块名称模块用途
Derivative对信号输入进行微分
Integrator对信号输入进行微分
Memory输出本模块上一步的输入值
State-Space建立一个线性状态空间模型Transfer Fcn建立一个线性传递函数模型Transport Delay对输入信号进行给定量的延迟Varible Transport Dalay对输入信号进行不定量的延迟
Zerp-Pole以零极点形式建立一个传递函数模型（2）：离散模块组及其用途
图1.3离散模块组
表1.2离散模块组及其用途
模块名称模块用途模块名称模块用途
Discrete建立离散滤波器Discrete-Time
Intergrater
对一个信号进行离散时间积分
Discrete State-Space
建立一个离散状
态空间模型
First-Order
Hold
建立一阶采样保
持器
Discrete Transrer Fcn
建立一个离散传
递函数
Unit Delay对采样信号保
持，延迟一个采样周
期
Discrete Zero-Pole
建立一个零极点
形式离散传递函数
Zero-Order
Hold
建立零阶保持器
（3）：函数与表模块组及其用途
摘要 逆变电路是P W M控制技术最为重要的应用场合。这里在研究单相桥式P WM逆变电路的理论基础上，采用Ma t la b的可视化仿真工具S i mu lin k建立单相桥式单极性控制方式下P W M逆变电路的仿真模型，通过动态仿真，研究了调制深度、载波频率对输出电压、负载上电流的影响；并分析了输出电压、负载上电流的谐波特性。仿真结果表明建模的正确性，并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等一系列特点，从而为电力电子技术教学和研究中提供了一种较好的辅助工具。 关键词:Matlab/Simulink；PWM逆变电路；动态仿真；建模；
前言 PWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的技术，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。为了对PWM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PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块对仿真波形进行了FFT分析（谐波分析）。通过仿真分析表明，运用PWM控制技术可以很好的实现逆变电路的运行要求。
目录 摘要 (1) 前言 (2) 一逆变电路相关概述 (4) 1.1 .MATLAB的介绍 (4) 1.2 PWM技术 (4) 1.3PWM控制方法 (5) 二主电路工作原理说明 (10) 2.1 PWM控制的基本原理 (10) 三主电路设计的详细过程 (12) 四仿真模型的建立及各模块参数设置 (14) 4.1单极性PWM控制发生电路模型 (14) 4.2单极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路 (16) 五、总结 (23) 参考文献 (24) 七、体会 (25)
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。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 measurement1，并将结果输出到示波器模块Scope1.
PWM控制技术在逆变电路中的应用 研究了PWM控制技术在单相桥式逆变电路中的应用，首先详细地阐述了PWM控制技术的基本原理，简要地介绍了单相桥式逆变电路的工作原理，然后将PWM 控制技术应用到单相桥式逆变电路中，最后通过仿真结果验证了理论分析的正确性。 1 引言 在电力电子技术发展史上，逆变电路占据非常重要的一环，而PWM控制技术在逆变电路又处于核心地位，如何将PWM控制技术应用到逆变电路当中是摆在广大科技工作者面前一大难题。针对这个问题，本文首先阐述了PWM控制技术的基本原理，然后详细地研究了单极性SPWM和双极性SPWM实现方法，最后将PWM控制技术和单相桥式逆变电路结合起来分析并应用，并通过仿真实验验证了PWM控制技术在逆变电路的成功应用。 2 PWM控制技术的基本原理及实现方法 2.1 PWM控制技术的基本原理介绍 根据信号与系统知识可知，冲量相同而形状不一样的窄脉冲加在惯性环节上时，其输出作用相同。如图1（a）、（b）和（c）所示的三个波形分别为矩形波脉冲、三角波形脉冲以及正弦波形脉冲，显然它们的形状完全不同，但是面积完全相同，如果把它们分别加在具有同一个惯性的环节上时，其输出作用完全相同。 （a）矩形波脉冲（b）三角波脉冲（c）正弦半波脉冲 分别将如图1所示（a）、（b）和（c）所示波形施加在同一个一阶惯性环节上，其电路图和输出电流i（t）输出分别如图2（a）和（b）所示。从2（b）可以看出，在i（t）的上升段，i（t）的形状也稍微有点不同，但其下降段则完全相同。值得说明的是脉冲越窄，各i（t）输出波形的差异可以忽略不计。这种原理被称为面积等效原理，它是实现PWM 控制技术的理论基础。 如果用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，也就是说把正弦半波分成N等份，
PWM-逆变器设计与仿真
摘要 随着电力电子技术的不断发展，电力电子技术的各种装置在国民经济各行各业中得到了广泛应用。从电能转换的观点，电力电子的装置涵盖交流——直流变换、直流——交流变换、直流——直流变换、交流——交流变换。比如在可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面都得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。由于电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子各种装置的分析与大量的计算、电能变幻的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合Matlab的使用。本次设计的题目是基于PWM逆变器的设计与仿真，所以在此次仿真就用的是Matlab软件，建立了基于Matlab的单相桥式SPWM逆变电路,采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的simulink/simupowersystems对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块,分别用单极性SPWM和双极性SPWM的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了Matlab仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的以及Matlab绘制的图形准确、清晰、优美的优点,从而进一步展示了Matlab的优越性。 关键字：PWM逆变器单极性SPWM 双极性SPWM MATLAB仿真
目录 摘要 绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法…………………………………………………… 11 3.2.2调制法…………………………………………………… 11 3.2.3 SPWM控制方式………………………………………… 15 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18)
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: PWM逆变器Matlab仿真 初始条件： 输入110V直流电压； 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、得到输出为220V、50Hz单相交流电； 2、采用PWM斩波控制技术； 3、建立Matlab仿真模型； 4、得到实验结果。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1设计方案的选择与论证 (2) 2逆变主电路设计 (2) 2.1逆变电路原理及相关概念 (2) 2.2逆变电路的方案论证及选择 (3) 2.3建立单相桥式逆变电路的S IMULINK的仿真模型 (4) 2.3.1模型假设 (5) 2.3.2利用MATLAB/Simulink进行电路仿真 (5) 3正弦脉宽调制(SPWM)原理及控制方法的SIMULINK仿真 (6) 3.1正弦脉冲宽度调制(SPWM)原理 (6) 3.2SPWM波的控制方法 (7) 3.2.1双极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (7) 3.2.2单极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (9) 4升压电路的分析论证及仿真 (11) 4.1B OOST电路工作原理 (11) 4.2B OOST电路的S IMULINK仿真 (12) 5滤波器设计 (13) 6 PWM逆变器总体模型 (15) 7心得体会 (18) 参考文献 (19)
摘要 随着电力电子技术的不断发展，电力电子技术的各种装置在国民经济各行各业中得到了广泛应用。从电能转换的观点，电力电子的装置涵盖交流——直流变换、直流——交流变换、直流——直流变换、交流——交流变换。比如在可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面都得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。由于电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子各种装置的分析与大量的计算、电能变幻的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合Matlab的使用。本次设计的题目是基于PWM逆变器的设计与仿真，所以在此次仿真就用的是Matlab软件，建立了基于Matlab的单相桥式SPWM逆变电路,采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的simulink/simupowersystems对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块,分别用单极性SPWM和双极性SPWM的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了Matlab仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的以及Matlab绘制的图形准确、清晰、优美的优点,从而进一步展示了Matlab的优越性。 关键字：PWM逆变器单极性SPWM 双极性SPWM MATLAB仿真
目录 摘要 绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法 (11) 3.2.2调制法 (11) 3.2.3 SPWM控制方式 (15) 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18) 4.1.2 双极性SPWM仿真模型图 (19) 4.2 仿真参数的设定及仿真图的分析 (19) 4.2.1 单极性SPWM的仿真及分析 (19)
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)。当电网提供的50 Hz 工频电源不能满足负载的需要，就需要用交-直-交变频电路进行电能交换。如感应加热需要较高频率的电源；交流电动机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源。 (三)研究的主要内容 1单相电压型全桥逆变电路的原理。 2单相电压型全桥逆变电路的结构。 3单相电压型全桥逆变电路及其控制电路、保护电路的设计(画出原理图，标明器件的选择)。 4完成单相电压型全桥逆变电路的数学模型的设计。 5建立simulink仿真系统进行建模，并对模型参数进行设置。 6仿真结果与分析。 (四)研究的主要方法和手段 首先建立单相电压型全桥逆变电路的电路拓扑图，在MATLAB中使用simulink工具箱建立相关控制模型，设置模型参数后，通过仿真得到电路的电压、电流结果，并对该结果进行分析。
《电力电子技术》课程大作业 设计题目： PWM电路的应用 学生所在系部：电子工程系 学生所在专业：自动化 学生所在班级： 学生姓名： #### 学生学号： ##### 任课教师姓名： 大作业成绩：
PWM逆变电路的应用 一、摘要 随着控制技术的发展和对设备性能要求的不断提高，许多行业的用电设备不再直接接入交流电网，而是通过电力电子功率变换得到电能，它们的幅值、频率、稳定度及变化形式因用电设备的不同而不尽相同。如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器、加热电源、绿色照明电源、不间断电源、充电器等等，它们所使用的电能都是通过对电网能进行整流和逆变变换后所得到的。因此，高质量的逆变电路已成为电源技术的重要研究对象。 采样控制理论中有一个重要结论：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。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。 PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展得比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 二、基本设计指标： 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。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 图1-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 1. 面积等效原理 分别将如图1-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图1-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图1-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
题目如下： 使用IGBT完成逆变电路仿真，直流电压300V。阻感负载，电阻值1Ω，电感值3mH。调制深度m=0.5。输出基波频率50Hz，载波频率为基频15倍，即750Hz。分别按下列要求仿真输入输出波形，进行谐波傅里叶分析。绘制主要器件的工作波形。 1，单极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真，及双极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真。对比两种调制方式的不同。 题目中需要做单极性与双极型SPWM的单相全桥逆变电路仿真，那么首先了解一下SPWM的原理。 SPWM控制的基本原理 PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。其中，冲量指的是窄脉冲的面积；效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如图1.1所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1， 图1.1 SPWM控制如下：
如图1-2是单相PWM逆变电路VT1~VT4是四个IGBT管，VD1~ VD4是四个二极管，调制电路作为控制电路控制IGBT导通与关断来得到所需要的波形。 图1-2 计算法和调制法： SPWM逆变电路主要有两种控制方法：计算法和调制法。计算法是将PWM脉冲宽度的波形计算出来，显然这种方法是很繁琐的，不采用。调制法是用一个三角波作为载波，将一正弦波作为调制信号进行调制。我们采用调制法。因为等腰三角波上下宽度与高度呈线性关系且左右对称，当它与一个平缓变化的正弦调制信号波相交时，在交点时刻就可以得到宽度正比于正弦信号波幅度的脉冲 单极性与双极型的控制方法如下： 1单极性PWM控制方式： 如图1-3所示，在u r和u c的交点时刻控制IGBT的通断 u r正半周，VT1保持通，VT2保持断 . 当u r>u c时使VT4通，VT3断，u o=u d当u r单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真
计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班 姓名：江流 在班编号：26 指导老师：叶满园 实验日期：2014年5月15日
一、实验名称： 单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真 二、目的及要求 了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。 三、实验原理 1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图 2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当UrUc时使V3断，V4通，U0=0。
输出电压波形 四、实验步骤及电路图 1、建立MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：
2、参数设置 本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。 五、实验结果与分析 1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：
湘潭大学 课程设计报告书题目：三相桥式PWM逆变电路设计 学院信息工程学院 专业自动化 学生 同组成员 指导教师 课程编号 课程学分 起始日期
目录 一、课题背景 (1) 二、三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求 (2) 三、SPWM逆变器的工作原理 (3) 1.工作原理 (4) 2.控制方式 (5) 3.正弦脉宽调制的算法 (8) 四、MATLAB仿真分析 (17) 五、电路设计 (11) 1.主电路设计 (11) 2.控制电路设计 (12) 3.保护电路设计 (14) 4.驱动电路设计 (15) 六、实验总结 (21) 附录 (22) 参考文献 (23)
三相桥式SPWM逆变电路设计 一、课题背景 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的6个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本实验针对正弦波输出变压变频电源SPWM 调制方式及数字化控制策略进行了研究，以SG3525为主控芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。 正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装 置被广泛地应用于国民经济生产生活中 ,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源 UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源 EPS ( Emergence Power Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源 SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新 ,特别是以绝缘栅极双极型晶体管 IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现 ,大大简化了正弦逆变电源的换相问题 ,为各种 PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法 ,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制. 电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。 IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外,绝缘材料的缺陷也是一个问题。
单相桥式整流逆变电路的设计及仿真 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： 110302030 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
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。无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。 关键词：交直流转换；桥式整流；无源逆变电路；
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1概述 (2) 2.2系统组成方案 (2) 2.2.1单相桥式整流电路的结构 (2) 2.2.2单相桥式无源逆变电路的结构 (3) 第3章主电路设计 (4) 3.1单相桥式整流主电路 (4) 3.1.1单相桥式整流主电路图 (4) 3.1.2工作原理 (4) 3.2单相桥式无源逆变电路主电路 (5) 3.2.1单相桥式整流电路主电路图 (5) 3.2.2工作原理 (6) 第4章控制电路设计 (7) 4.1单相桥式整流电路控制 (7) 4.1.1触发电路 (7) 4.1.2保护电路 (8) 4.2单相桥式无源逆变电路控制电路 (9) 4.2.1驱动电路 (9) 4.2.2保护电路 (10) 第5章 MATLAB仿真 (12) 5.1单相桥式整流电路的仿真 (12) 5.2单相桥式无源逆变电路的仿真 (15) 第6章课程设计总结 (17) 参考文献 (18)
《电力电子技术》课程设计说明书三相桥式PWM逆变电路的设计院、部：电气与信息工程 学生姓名：刘远治 指导教师：桂友超职称副教授 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1104班 完成时间：2014年06月
摘要 本文设计了一个三相桥式PWM控制的逆变电路。PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术,如果脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形,也称为SPWM波形。该设计包括主电路、驱动电路、SPWM信号产生电路、过流保护等方面的设计。该逆变器主电路采用的开关器件是IGBT；如需实物制作，驱动电路可采用现在大功率MOSFET、IGBT专用驱动芯片IR2110；PWM信号产生电路可采用CD4538芯片控制产生。 关键词：三相桥式；主电路；IR2110；CD4538
Abstract This paper designed a three-phase PWM controlled inverter bridge circuit. PWM control is on the pulse width modulation technology, if the pulse width changes according to sine law and the sine wave PWM waveform equivalent, also known as SPWM waveform. The design includes the main circuit, driver circuit, SPWM signal generation circuit, over-current protection and other aspects of design. The inverter main circuit uses IGBT; If you need make it real, driver circuit can use high-power MOSFET, IGBT dedicated driver chip IR2110; PWM signal generation circuit controlled by the CD4538 chip produced。 Key words three-phase bridge; main circuit; IR2110; CD4538
三相无源电压型SPWM逆变器的构建及其MATLAB仿真 09 电气工程及其自动化邱迪 摘要：本文简要介绍了三相无源电压型SPWM输出的逆变器的构建和工作方式及其MATLAB 仿真。 关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术MATLAB仿真 Abstract: This paper introduces briefly the construction of 3-phase inverter which output SPWM wave and the MATLAB-based simulation. Key word:Three-phase inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation Power electronic technology 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] 1.2逆变器涉及的技术 逆变器的构建应用了电力电子学科中的很多关键技术。电路中电流的可控流通断开的过程中应用了多种可控硅类型的电力电子器件；开关的控制过程应用了基于微处理器的现代控制技术；对于正弦波形的仿制过程应用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术等等。 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)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。 5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。 6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。 7)按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。[2] 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。
单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真
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计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班 姓名：江流 在班编号：26 指导老师：叶满园 实验日期：2014年5月15日
一、实验名称： 单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真 二、目的及要求 了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。 三、实验原理 1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图 2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当UrUc时使V3断，V4通，U0=0。 输出电压波形
四、实验步骤及电路图 1、建立MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：
2、参数设置 本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。 五、实验结果与分析 1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：
单相正弦波PWM逆变电路仿真报告 1. 仿真目的： 通过对单相SPWM逆变电路不同控制方式的仿真研究，进一步理解SPWM控制信号的产生原理，单极性、双极性控制方式的原理及不同、载波比与调制深度不同对逆变电路输出波形的影响等。 2. 仿真原理： 单相桥式逆变电路 图 1 所示为单相桥式逆变电路的框图，设负载为阻感负载。在桥式逆变电路中，桥臂的上下两个开关器件轮流导通，即工作时V1 和V2 通断状态互补，V3 和V4 的通断状态互补。下面将就单极性及双极性两种不同的控制方法进行分析。 图1 单相桥式PWM逆变电路 不同控制方式原理 单极性控制方式 调制信号u r 为正弦波，载波u c 在u r 的正半周为正极性的三角波，在u r 的负 半周为负极性的三角波。在u r 的正半周，V1保持通态，V2保持断态，在u r >u c
时使V4导通，V3关断，u 0=U d ; 在u r u c 时使V4导通，V3关断，u =0。这样就得到了SPWM波形u 。 图2 单极性PWM控制波形 双极性控制方式 采用双极性方式时，在u r 的半个周期内，三角波不再是单极性的，而是有 正有负，所得的PWM波也是有正有负。在u r 的一个周期内，输出的PWM波只有 两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。在u r 的正负半周，对各开关 器件的控制规律相同。即u r >u c 时，给V1和V4导通信号，给V2和V3以关断信 号，如i 0>0，则V1和V4通，如i <0，则VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出 电压u 0=U d 。u r 0，则VD2和VD3通,不管哪种情况都是输出电压u =-U d 。
1引言 本次课程设计的题目是IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计，根据电力电子技术的相关知识,单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路,与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上，称为有源逆变;当交流侧直接和负载相接时,称为无源逆变,逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。 2工作原理概论 2． 1 IGBＴ的简述 绝缘栅双极晶体管(Ｉｎsulated-gate Bipolａｒ Tｒａnsiｓtor）,英文简写为IGBT。它是一种典型的全控器件。它综合了GTR和MOSＦＥT的优点,因而具有良好的特性。现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。IＧBＴ是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。它可以看成是一个晶体管的基极通过电阻与MOSFET相连接所构成的一种器件。其等效电路和电气符号如下： 图1 IGBT等效电路和电气图形符号
它的开通和关断是由栅极和发射极间的电压所决定的。当ＵＧE为正且大于开启电压UGE时，MOSFET内形成沟道,并为晶体管提供基极电流进而是IＧBT导通。由于前面提到的电导调制效应，使得电阻减小,这样高耐压的IＧBT也具有很小的通态压降。当山脊与发射极间施加反向电压或不加信号时,MOＳFET内的沟道消失,晶体管的积极电流被切断,使得IGBT关断。 ２．2 电压型逆变电路的特点及主要类型 根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路;直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧想直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。又称为续流二极管。 逆变电路分为三相和单相两大类。其中,单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有:单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 ２.3 IGBＴ单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 单相逆变电路主要采用桥式接法。它的电路结构主要由四个桥臂组成,其中每 个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大 电容而负载接在桥臂之间。其中桥臂１,4为一对，桥臂２,3为一对。可以看成由 两个半桥电路组合而成。其基本电路连接图如下所示：
H桥逆变器 S P W M M A T L A B仿真文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
MATLAB仿真技术大作业 题目：H桥逆变器SPWM仿真 单相逆变器（H桥）。直流电压500V，使用直流电压源模块；逆变器用Universal Bridge模块，器件选IGBT。负载用阻感串联负载，电阻1，电感15mH。 使用三角波作为载波，载波频率750Hz，调制度，基波频率50Hz。仿真时间秒，使用ode23tb求解器。 本次仿真关注稳态时的情况。分析谐波成分时，取秒之后的2个工频周期的波形进行分析，基波频率50Hz，最大频率3500Hz。 1、双极性SPWM仿真 采用双极性SPWM，完成以下内容：
(1)在同一副图中，画出载波与调制波的波形 ； (2)记录逆变器的输出电压（即负载两端的电压）波形，采用Powergui模块中FFT Analysis子模块进行谐波分析， （3） (a)分析基波电压是否与理论公式相符； 基本相符，理论值为500*=400，实际值，相对误差% (b) 分析电压谐波成分，并给出结论； 谐波集中在载波频率（750hz）及其整数倍附近
(3)记录负载电流的波形，并进行谐波分析。 谐波分析 负载电流谐波成分与电压基本一致。 2、单极性SPWM仿真 采用单极性SPWM，重复上述仿真，即，完成以下内容： (1)在同一副图中，画出载波与调制波的波形； (2) 记录逆变器的输出电压（即负载两端的电压）波形，采用Powergui模块中FFT Analysis子模块进行谐波分析， 谐波分析 (a) 分析基波电压是否与理论公式相符； 基本相符 (b) 分析电压谐波成分，并给出结论； 谐波分别很散，与理论不符 (3)记录负载电流的波形，并进行谐波分析。 (4)对比分析单极性SPWM，双极性SPWM输出电压谐波成分的特点，在相同LC 滤波器参数时，其负载电流THD的情况。 单极性谐波应该少，实际仿真结果反而多 3、级联H桥逆变器仿真 两个H桥级联，每个桥的逆变器参数都与前面的相同。负载为阻感串联负载，电阻1，电感15mH。
哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院 《电力电子电路分析与仿真》 实验报告 题目：2-方波控制的逆变电路仿真实验 学号：1705020110 姓名：黄雪萍 班级：电气17-6班 专业：电力电子与电力传动 指导教师：李文娟 时间：2020.4.27
一、实验目的： 1、进一步熟悉MATLAB和Simulink环境； 2、掌握方波控制的单相全桥电压型逆变电路逆变电路仿真； 3、进一步理解单相全桥电压型逆变电路的控制方法。 二、实验内容 1、分析方波控制的单相全桥电压型逆变电路的工作原理； 2、用Simulink、电力系统模型库中的模块建立电压型逆变电路的仿真模型； 3、对仿真模型中的器件建立方波控制； 4、改变控制参数，观察主要参量的仿真波形； 5、将仿真结果与理论分析加以对比。 三、实验预设计（在分析相应原理的基础上，从Simulink中模块库中选取相应模块手画出模型并进行参数设计，参数自定）（手画模型后以图片粘进来） 1、主电路设计 （1）模型设计（2）参数设计 选取参数Ud=100V， R=1?，L=0.1mH，输出频 率为10KHz。 2、180度导电控制设计 （1）模型设计（2）参数设计 选取参数Ud=100V， R=1?，L=0.1mH，输出频 率为10KHz。也就是脉冲 触发器P1和P2的 Period(secs)设为0.0001， Phase delay(secs)分别设为 0和0.00005。
3、移相调压控制设计 （1）模型设计（2）参数设计 选取参数Ud=100V， R=1?，L=0.1mH，输出频 率为10KHz。也就是脉冲 触发器P1、P2、P3、P4 的Period(secs)设为 0.0001，Phase delay(secs) 分别设为0、0.00005、 120/360*0.0001、 0.00005+120/360*0.0001。 四、实验调试（粘贴在Simulink下带显示的完整的、可正确运行的仿真模型，适当说明） (1)180°导电控制仿真模型:仿真时间为0.001s