电力电子装置课程设计--三相逆变器matlab仿真
(完整版)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。
大作业-matlab三相桥式有源逆变电路的仿真
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。
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路的状态空间分析与仿真
关键词：PWM；状态空间法；Simulink
Abstract
Thecontroltechnologyof the PWM inverter circuitis the most widely used ,the vast majorityof theinverter circuit applications noware PWM inverter circuit.In order to analyze the circuit of the PWM inverter,Firstlyestablished the required modelofPWM inverter circuit, and the working principle ofthe three-phase PWM inverter control circuit and the circuit is analyzedon the basis of the LC filter circuits and load R-L.Analysis of this circuit is to take the state space method,namely the establishment of the state space expression to get the working status of this circuit by analyzing the state space expression.
ifrob==n
disp('System is observable')
三相桥式全控整流及逆变电路matlab仿真
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。
三相逆变器matlab仿真
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。
电力电子课程设计报告matlab仿真实验
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.doc
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
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。
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目录
三相逆变器Matlab仿真研究 (2)
1摘要 (2)
2方案论证 (3)
2.1 设计任务及要求 (3)
2.2 思路分析 (3)
3 升压电路图及其仿真 (3)
3.1 升压斩波电路 (3)
3.2 仿真演示 (4)
4 三相逆变电路及其仿真 (6)
4.1三相逆变电路 (6)
4.2 仿真演示 (7)
5 整体仿真 (8)
6 小结 (12)
参考文献 (13)
三相逆变器Matlab仿真研究
1摘要
现代工业、建通运输、军事装备、尖端科学的进步以及人类生活质量和生存环境的改善都依赖于高平品质的电能。
电力电子技术为电力工业的发展和电力应用的改善提供了先进技术，它的核心是电能形式的变换和控制，并通过电力电子装置实现其应用。
电力电子装置的只要类型有AC/DC变换器、DC/DC变换器、DC/AC变换器、AC/AC 变换器、静态开关。
电力电子装置在供电电源、电机调速、电力系统等方面都得到了广泛的应用，本文介绍交流电源装置中的逆变电源。
逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置。
本文主要通过对逆变电源的Matlab仿真，研究逆变电路的输入输出及其特性，以及一些参数的选择设置方法，从而为以后的学习和研究奠定基础，同时也学习使用Matlab软件的Simulink集成环境进行仿真的相关操作。
关键词：电力电子、matlab、simulink。
2方案论证
2.1 设计任务及要求
条件：输入直流电压：110V。
要求完成的主要任务:
1、输出220V三相交流电。
2、建立三相逆变器Matlab仿真模型。
3、进行仿真实验，得到三相交流电波形。
2.2 思路分析
1、可以先对110V直流电进行升压，然后三相逆变
2、先对110进行逆变成三相交流电，然后利用电压器或者AC/AC变换电路使三相交流电达到要求指标
由于直接将110V直流电进行三相逆变得到的交流电压较低，再进行升压会造成过多的谐波，故弃用此方案，选用方案1。
升压电路采用boost直流斩波升压电路通过改变占空比对直流电压进行调节升压，逆变电路采用三相全桥电路作为主电路，若此时三相交流电仍得不到220V电压幅值，在线路中采用三相变压器进行升压或者降压。
另外，电路中还要加入滤波等环节。
3 升压电路图及其仿真
3.1 升压斩波电路
升压斩波电路的原理图如图3-1所示，这里全控器件选用IGBT。
当IGBT处于通态时，电源E向电感L充电，充电电压基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电。
因为C值很大，基本保持输出电压u0为恒定值，记为U0。
设V 处于同态时间为t on，此阶段电感L上积蓄的能量为E I1t on。
当V处于断态时
E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。
设V处于断态的时间为t off，则在此期间电感L释放的能量为（U0-E）I1t off。
当电路处于稳态时，一个周期T 中电感L中积蓄的能量与释放的能量相等，即
E I1t on=（U0-E）I1t off
化简得
U0= TE⁄t_off
故可通过改变占空比来调节输出电压值。
图3-1 升压斩波电路原理图
3.2 仿真演示
升压斩波电路仿真如图3-2所示
图3-2 升压斩波电路仿真图
其仿真参数如下所示：输入直流电压为110V，电感为1H，电容为0.5F，载50Ω，占空比设置为75%，开关器件IGBT和二极管Diode使用默认参数。
改变电感和电容的值，输出电压稳定值也在变化。
电容的作用主要是使输出电压保持住，电容值过小输出波形会持续震荡，应取较大，但过大的电容值会使输出电压稳定的时间太长。
根据以上规律反复改变各元件参数，直到得到满意的结果。
得到输出波形如图3-3所示。
图3-3 升压电路
4 三相逆变电路及其仿真
4.1三相逆变电路
三相电压型桥式逆变电路如图4-1。
该电路采用双极性控制方式，U 、V 和W
三相的PWM 控制通常公用一个三角载波c u ，三相的调制信号rU u 、rV u 和rW u 一次相差120度。
U 、V 和W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 相为例来说明。
当rU u >c u 时，给上桥臂1V 以导通信号，给下桥臂4V 以关断信号，则U 相相对于直流电源假想中点'N 的输出电压'/2UN d u U =。
当rU u <c u 时，给4V 以导通信号，给1V 以关断信号，则'/2UN d u U =-。
1V 和4V 的驱动信号始终是互补的。
当给1V （4V ）加导通信号时，可能是1V （4V ）导通，也可能是二极管1D V （4D V ）
续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。
V 相和W 相的控制方式都和U 相相同
图4-1 三相电压型桥式逆变电路图
滤波电路在此没有画出，仅分析逆变部分，滤波部分将在仿真时给出。
4.2 仿真演示
三相逆变部分仿真模型如图4-2所示。
图4-2 三相逆变电路仿真模型
图4-2中模型由三相电路、滤波电路、变压器、负载以及测量模块构成。
三相逆变电路使用三相逆变桥集成块Universal Bridge 3 arms，其设置参数如图4-3所示
图4-3 三相逆变桥集成块参数
由电容和电感组成，电容和电感都分别为0.1F，1e-4H。
SPWM生成模块直接使用simulink中自带的模块PWM Generator，其参数如图4-4所示
图4-4 pwm generator 参数设置
变压器变比暂时不设置，等输出波形幅值不达标时再行设置。
负载设置为100Ω。
测量模块主要测量各相电流波形以及单相电压幅值，通过观察这两项即可判定输出是否为220V50hz三相交流电。
5 整体仿真
将图4-2（三相逆变电路仿真）中输入部分接到图4-2（升压斩波电路仿真）中负载两端，即为整体仿真模型，现在开始仿真。
输出电流波形如图5-1所示。
图5-1 输出电流波形
逆变电路上负载输出电压波形如图5-2所示。
图5-2 输出电压波形
经调试多次得出的波形图可以看到逆变器输出幅值接近220V，频率为50Hz 的正弦波，波形畸变不明显，以看到逆变器输出三相正弦波形互差120度，三相输出波形都比较接近理想正弦波形，仿真结果达到设计要求。
6 小结
当我刚拿到设计任务的时候，刚开始一看我还觉得题目比较简单，就是一个DC-AC转换电路，然后我立马想起出课本上学的逆变电路图，简单的六只开关管接成桥式电路然后接负载。
后来当我真正开始付之行动时才发现实际做起来要比理论分析难很多。
首先要确定好设计方案，分析各方案的可行性与合理性再开始做。
然后做个总体规划，接着分别做好各个部分，以便于之后在总体上看设计是否合理。
虽然题目是仿真，但是参数都是一个一个参考大量资料再通过计算与仿真再确定的，其中也学到了不是只是。
当然这次课设设计由于本人所学知识有限，还存在着不足之处，就是没有设计反馈环节来控制电路，加强电路的稳定性。
然后，体会最深刻的就是对于matlab的使用了，相信下次使用matlab必定会更加得心应手。
参考文献
[1] 杨荫福、段善旭、朝泽云.电力电子装置及系统.北京：清华大学出版社，2006
[2] 王维平.现代电力电子技术及应用.南京：东南大学出版社，1999
[3] 王兆安，黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2008
[4] 叶斌.电力电子应用技术及装置.北京：铁道出版社，1999
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