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1、 學(xué) 號(hào) 1322041202 天津城建大學(xué) 控制系統(tǒng)仿真 大作業(yè) 單相整流—逆變電路仿真模型 學(xué)生姓名 王飛虎 班級(jí) 13電氣12班 成績(jī) 控制與機(jī)械工程學(xué)院 2014年 6 月 20 日 目錄 一、仿真電路原理圖： 2 二、單相橋式不可控整流原理： 2 三.電路搭建 4 四.元件提取 4 五.參數(shù)設(shè)置 5 六.結(jié)果分析 11 七.結(jié)論： 12 參考文獻(xiàn)： 12 緒論：

2、 整流(AC/DC)就是整流，是指將交流電變換為直流電稱為AC/DC變換，這正變換的功率流向是由電源傳向負(fù)載，稱之為整流。 逆變(DC/AC)，按負(fù)載性質(zhì)的不同，逆變分為有源逆變和無(wú)源逆變。如果把逆變電路的交流側(cè)接到交流電源上，將直流電能經(jīng)過(guò)直—交變換，逆變成與交流電源同頻率的交流電返回到電網(wǎng)上去，叫有源逆變，其相應(yīng)的裝置是有源逆變器。而將直流電能經(jīng)過(guò)變換逆變成交流電能直接消耗在非電源性負(fù)載上者，叫無(wú)源逆變，其相

3、應(yīng)的裝置是變頻器。 逆變與整流是變流裝置的兩種不同工作狀態(tài)，能在同一套變流裝置上實(shí)現(xiàn)，只是其工作條件不一樣而已。 一、仿真電路原理圖： 仿真電路原理圖 二、單相橋式不可控整流原理： 本實(shí)驗(yàn)使用單相橋式不可控電路，也就是電力二極管。橋式整流電路如圖1所示，其中圖（a）、（b）、（c）是它的三種不同畫法。它是由電源變壓器、四只整流二極管D1~4 和負(fù)載電阻RL組成。四只整流二極管接成電橋形式，故稱橋式整流。 單相橋式不可控整流逆變電路 橋式整流電路的工

4、作原理如圖2所示。在u2的正半周，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，電流由TR次級(jí)上端經(jīng)D1→ RL →D3回到TR 次級(jí)下端，在負(fù)載RL上得到一半波整流電壓。 在u2的負(fù)半周，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，電流由Tr次級(jí)的下端經(jīng)D2→ RL →D4 回到Tr次級(jí)上端，在負(fù)載RL 上得到另一半波整流電壓。 這樣就在負(fù)載RL上得到一個(gè)與全波整流相同的電壓波形，其電流的計(jì)算與全波整流相同，即 ：UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL。 流過(guò)每個(gè)二極管的平均電流為：ID = IL／2 = 0.45 U2／RL.、每個(gè)二極管所承受的最高反向電壓為：Urm=1.414U

5、2。 目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。逆變電路是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合。PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)用的幾乎都是電壓型。 其計(jì)算法和調(diào)制法分別如下： 計(jì)算法：根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形。 調(diào)制法：輸出波形作調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；等腰三角波應(yīng)用最多，其任一點(diǎn)水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱；與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交，在交點(diǎn)控制器件通斷，就得寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合PWM的要求。調(diào)制信

6、號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是SPWM波；調(diào)制信號(hào)不是正弦波，而是其他所需波形時(shí)，也能得到等效的PWM波。 實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)蜗嗾鳌孀冸娐返姆抡婺Ｐ? 三.電路搭建 四.元件提取 元件 路徑 萬(wàn)用表Multimeter SimPowerSystems/ Measurements / Multimeter 交流電源 AC50*√2 SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source 離散PWM發(fā)生器模塊 SimPowerSystems /Extra Library/ Discrete Control Blocks/ Di

7、screte PWM Generator 信號(hào)終結(jié)模塊Terminator Simulink/Commonly Used Blocks/Terminator 支路RLC SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch 負(fù)載RL SimPowerSystems/Elements/Series RLC Load 整流橋Bridge SimPowerSystems/Power Electronics/Universal Bridge 電壓測(cè)量 Vd SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measuremen

8、t 示波器Scope Simulink/Sinks/Scope 五.參數(shù)設(shè)置 不控整流橋參數(shù)設(shè)置如上圖。 逆變橋參數(shù)設(shè)置如上圖。 交流電源模塊幅值為70.7V，頻率為50Hz。 濾波電感L1為80e-3。 濾波電感L2為30e-3。 濾波電容C1為1800e-6。 濾波電容C2為320e-6。 RL負(fù)載參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 離散PWM發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 萬(wàn)用表參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 六.結(jié)果分析 在仿真參數(shù)設(shè)置里，僅設(shè)置仿真開(kāi)始時(shí)間為哦，停止時(shí)間設(shè)置為0.5s，采用Ode23tb算法，其他參數(shù)采用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置。 輸出電壓波形圖

9、 上圖為萬(wàn)用表自動(dòng)繪制的，波形圖為兩列四行，其順序與前圖萬(wàn)用表的參數(shù)設(shè)置一致：第一行為不控整流橋二極管的端電壓Usw1與流經(jīng)二極管的電流Isw1；第二行為逆變橋IGBT管的端電壓Usw1與流經(jīng)IGBT管的電流Isw1；第三行為整流橋輸出電壓Udc與逆變橋輸入電壓Udc；第四行為RL負(fù)載的端電壓Ub與流經(jīng)負(fù)載的電流Ib。 七.結(jié)論： 輸出負(fù)載電壓波形還由示波器檢測(cè)輸出并且顯示出來(lái)，當(dāng)PWM脈沖發(fā)生器調(diào)制度設(shè)置為m=0.5時(shí)，且設(shè)置“Frequency of output voltage（Hz）”設(shè)置正弦調(diào)制波頻率為50Hz與100HZ時(shí)，在變頻過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后的0.45~0.5s的區(qū)間內(nèi)

10、，輸出負(fù)載電壓波形頻率也就是設(shè)置的50Hz與100Hz，正弦波輸出規(guī)范而無(wú)畸形、逼真，效果十分理想。 單相50Hz交流電源經(jīng)單相不控整流環(huán)節(jié)，進(jìn)行LC濾波后即為中間直流環(huán)節(jié)。再進(jìn)入PWM逆變，又一次LC濾波后，連接到需要不同于50Hz的交流電單向負(fù)載。 實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)目的，而且圖形都是很標(biāo)準(zhǔn)，可以說(shuō)算的上達(dá)到預(yù)期的目的，對(duì)于不可控電路來(lái)說(shuō)，還是有點(diǎn)難度。實(shí)現(xiàn)了不用頻率不同電壓的整流逆變的過(guò)程，模型仿真簡(jiǎn)單，但是具體到每一塊的理論還是很廣的 參考文獻(xiàn)： [1] 王云亮，周淵深．電力電子技術(shù)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2000 [2] 黃忠霖，黃京．電力電子技術(shù)的MATLAB實(shí)踐[M] 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009．1 [3] 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [4] 丁道宏．電力電子技術(shù)．北京：航空工業(yè)出版社，1999 [5] 林輝，王輝．電力電子技術(shù)．武漢：武漢理工大學(xué)出版社，1999 14 教學(xué)f