全桥功率开关驱动电路仿真试验
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。
题目：三相桥式全控整流电路仿真
题目：三相桥式全控整流电路仿真利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。
输入三相电压源，线电压380V，50Hz，内阻0.001欧姆。
可用“Universal Bridge”模块。
一、带电阻负载的仿真。
负载为电阻1欧姆。
仿真时间0.2s。
改变触发角alpha，观察并记录alpha=3090120度时Ud、U vt1、Id的波形。
并画出电路的移相特性Ud=f(alpha)。
仿真模型如下所示：A．alpha=30时）直流侧电压Ud，记录此时电压值为496.8V（最小分度为0.01s直流侧电流Id（最小分度为0.01s1B．alpha=90时直流侧电压Ud，记录此时电压值为67.14V（最小分度为0.01s）直流侧电流Id（最小分度为0.02s）C．alpha=120时直流侧电压Ud，记录此时电压值为0.00184V（约为0V）（最小分度为0.01s）直流侧电流Id（最小分度为0.01s）画出电路的移相特性Ud=f(alpha)。
（记录数据表格如下）触发角alpha（度）输出平均电压0496.310512.42051030496.840480.950470.360419.270229.480133.89073.161000.004511100.002431200.00184移相特性曲线如下所示：实验结果分析：由仿真波形得知，当触发角小于等于90°时，由于是纯电阻性负载，所以Ud波形均为正值，直流电流Id与Ud成正比，并且电阻为1欧姆，所以直流电流波形和直流电压一样。
随着触发角增大，在电压反向后管子即关断，所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角大于60°后Ud波形出现断续。
而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小，最后在120°时几乎趋近于0。
对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的为反向阻断电压。
移相范围为0~120。
电力电子仿真实验
三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的：1、加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。
2、掌握三相桥式全控整流电路MATLAB 的仿真方法，会设置各模块的参数。
二、实验主要仪器与设备： PC 机、MATLAB 仿真软件 三、实验原理实验线路如图3-1。
主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
图中的R 用滑线变阻器，接成并联形式；电感Ld 选用700mH 。
在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am 、Bm 、Cm,返回电网的电压从高压端A 、B 、C 输出，变压器接成Y/Y 接法。
R图3-1 三相桥式全控整流电路实验原理图四、实验内容及步骤1、启动MATLAB ，进入SIMULINK 后新建文档，绘制三相桥式全控整流系统模型如图3-2所示。
在MATLAB 命令窗口中输入powerlib ，按Enter 健，打开电力系统（Power System ）工具箱，或在MATLAB的工具栏中，打开SIMULINK的库浏览器，单击SimPowerSystems进入电力系统工具箱。
从电源模块库（Electrical Sources）中选取交流电压源（Voltage Source）,从电力电子器件模块库（Power Electronics）选取通用变换器桥模块（Universal Bridge），从元件模块库（Elements）中选取串联RLC负载（Series RLC Branch）,从测量模块库（Measurements）选取电压测量（Voltage Measurement）、电流测量（Current Measurement）,从连接器模块库（Connectors）选取接地（输入）（Groud input）、接地（输出）（Groud output）、总线（Bus Bar,vert），从Extra library 中的Control Blocks选取同步6脉冲触发器（Synchronized 6-Pulse Generator）。
报告——单相桥式全控整流电路的仿真、建模与分析
电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全控整流电路的仿真与分析班级：自动化091 组别：第 1 组成员： ___________________金华职业技术学院信息工程学院2011年 10 月 3日目录一、三相半波可控整流电路(电阻性负载).......................................... 错误!未定义书签。
1.电路的结构与工作原理........................................................................ 错误!未定义书签。
2.建模 (3)3 仿真结果与分析................................................................................... 错误!未定义书签。
4小结........................................................................................................ 错误!未定义书签。
二、三相半波可控整流电路(阻-感性负载) ................................................... 错误!未定义书签。
1.电路的结构与工作原理........................................................................ 错误!未定义书签。
2.建模........................................................................................................ 错误!未定义书签。
3 仿真结果与分....................................................................................... 错误!未定义书签。
电力电子技术 仿真实验 实验一 单相桥式全控整流电路
《电力电子技术》仿真实验实验一单相桥式全控整流电路说明：1、为选修《电力电子技术》的工科本科生编写的实验指导书；2、课前安排了一节Matlab、Simulink入门课，让同学们仿真了单相桥式不可控整流电路；3、本指导书适用于新版本Matlab。
实验一单相桥式全控整流电路一、实验目的1、掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；2、掌握单相桥式全控整流电路的仿真方法；3、了解不同类型负载输出波形的差异。
二、实验环境及器件仿真软件：Simulink所用器件如下表1所示（以Matlab2019b版本为例）。
表1 实验器件三、实验原理（a ）电阻负载（b ）阻感负载图1 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路是常用的单相整流电路之一，主电路由两对桥臂构成，晶闸管VT 1和VT 4组成一对桥臂，VT 2和VT 3组成另一对桥臂。
认为输入电压u2正半周时上端电压为正。
1、电阻负载如图1（a ）所示，以一个电流周期为例，在正半周时某一时刻t ，触发VT 1和VT 4可导通流过电流，若交流电周期为T ，则VT 1和VT 4在T/2时刻，电压过零变负时关断。
在T/2+t 时刻触发VT 2和VT 3可以导通，VT 2和VT 3在T 时刻电压过零变正时关断。
整流电压的平均值为：2211cos sin d()0.92d U t t U πααωωπ+==⎰ 其中α为时刻t 对应的电角度，U 2为输入交流电的电压幅值，α的变化范围为0~180°。
2、电感电阻负载如图1（b ）所示，VT 1和VT 4导通后，电压过零变负时，由于电感的作用，仍有电流流过VT 1和VT 4，VT 1和VT 4不会关断，直到在T/2+t 时刻触发VT 2和VT 3导通，反向电压使VT 1和VT 4关断。
同理，VT 2和VT 3导通后，电压过零变正时不会关断，直到VT 1和VT 4导通时承受反向电压关断。
整流电压的平均值为：d 221sin d()0.9cos U t t U παωωαπ+==⎰其中α为时刻t 对应的电角度，U 2为输入交流电的电压幅值，L 极大时，α的变化范围为0~90°。
全桥dc—dc变换电路实验报告总结 -回复
全桥DC-DC变换电路是一种常用的电力电子器件，在各种电子设备和电路中都有广泛的应用。
在本次实验中，我们针对全桥DC-DC变换电路进行了系统性的设计、搭建和测试，并对实验结果进行了分析和总结。
以下是本次实验报告的总结：一、实验目的1. 了解全桥DC-DC变换电路的基本工作原理和结构特点；2. 掌握全桥DC-DC变换电路的设计方法和关键参数选取；3. 进行实际电路搭建和性能测试，验证理论设计的准确性和可靠性。
二、实验内容1. 理论分析全桥DC-DC变换电路的工作原理和传统电压变换技术；2. 根据设计要求和指标，选择合适的电子元器件和参数；3. 按照设计要求，搭建全桥DC-DC变换电路实验评台，并进行性能测试；4. 对实验结果进行数据采集和分析，验证设计的正确性和稳定性。
三、实验步骤1. 理论分析：首先对全桥DC-DC变换电路的工作原理和传统电压变换技术进行了深入分析，以便更好地指导实验设计和搭建；2. 设计选型：根据设计要求和指标，选取了合适的电子元器件和参数，并进行了详细的设计计算和仿真分析；3. 电路搭建：在理论设计基础上，搭建了全桥DC-DC变换电路的实验评台，并进行了详细的电路布线和连接；4. 性能测试：对搭建好的全桥DC-DC变换电路进行了性能测试，包括输入输出电压、电流波形等参数的测试和记录；5. 数据分析：对实验结果进行了数据采集和分析，比对理论设计和实际测试的结果，进行了分析总结。
四、实验结果分析1. 输入输出特性：通过性能测试和数据分析，获得了全桥DC-DC变换电路的输入输出特性曲线，验证了设计的正确性和稳定性；2. 效率性能：从实验数据中计算得出了全桥DC-DC变换电路的转换效率，验证了设计的优化程度和功耗特性；3. 波形稳定性：对输入输出波形进行了详细的分析和比对，得出了全桥DC-DC变换电路的波形稳定性和失真程度；4. 结果评价：根据实验结果，对全桥DC-DC变换电路的整体性能进行了客观评价，指出了存在的问题和改进措施。
使用Saber仿真的数字全桥开关主电路模拟
使用Saber仿真的数字全桥开关主电路模拟
Saber可以说是在电子电路设计中最常用的一种模拟仿真软件。
设计者们经常使用这款软件来对各种设计方式进行建模和仿真分析。
本文就将介绍一款数字控制的全桥软开关电源仿真主电路部分。
感兴趣的朋友快来看一看吧。
开关电源技术发展到现如今的阶段，数字化已经成为一种趋势。
它可以实现快速、灵活的控制设计，改善电路的瞬态响应性能，使之速度更快、精度更高，可靠性更强。
因此，本文基于Saber仿真软件对采用数字控制的大功
率移相控制全桥ZVS电源系统（12V/5000A）进行了建模、仿真，并对仿真结果进行了分析。
主电路的建模
移相控制全桥ZVS2PWM变换器电路实现简单、工作可靠，而且充分利用了器件的寄生参数，不需要加入辅助电路，比较适合大功率低压大电流的应用场合，其主电路结构如图1所示。
图1移相控制全桥ZVS2PWM电源系统主电路
图2IGBT等效结构图
Saber软件提供了功率器件建模工具ModelAr2chitect，如图2所示为该工
具提供的IGBT等效电路模型，根据实际器件的参数调整图2中的各个参数
值即可完成建模。
本系统采用IGBT的型号为CM400HA-24E，其额定参数为1200V/400A。
电容c1~c4为外接谐振电容，其中c1=c3，c2=c4。
高频变压器采用两个单元变压器串并联的组合方式，它可以使并联的输出。
使用Saber仿真的数字全桥开关主电路模拟
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因此，本文基于Saber仿真软件对采用数字控制的大功
率移相控制全桥ZVS电源系统（12V/5000A）进行了建模、仿真，并对仿真结果进行了分析。
主电路的建模
移相控制全桥ZVS2PWM变换器电路实现简单、工作可靠，而且充分利用了器件的寄生参数，不需要加入辅助电路，比较适合大功率低压大电流的应用场合，其主电路结构如图1所示。
图1移相控制全桥ZVS2PWM电源系统主电路
图2IGBT等效结构图
Saber软件提供了功率器件建模工具ModelAr2chitect，如图2所示为该工
具提供的IGBT等效电路模型，根据实际器件的参数调整图2中的各个参数
值即可完成建模。
本系统采用IGBT的型号为CM400HA-24E，其额定参数为1200V/400A。
电容c1~c4为外接谐振电容，其中c1=c3，c2=c4。
高频变压器采用两个单元变压器串并联的组合方式，它可以使并联的输出。
multisim仿真教程--全桥DC-AC逆变电路
在感性负载下，基波分量iO1将滞后于基波电 压uO1某一电角度 。：
（11.7.3）
逆变电路输出功率的瞬时值Po为:
（11.7.4）
负载端的基波瞬时功率为:
（11.7.5）
11.7.2 MOSFET DC－AC全桥逆变电路
一个MOSFET DC－AC全桥逆变电路如图 11.7.2所示。图中，UD为输入电源，电压为 100V。电压控制电压源VCVS1～VCVS4和脉冲 电压源V1～V4组成MOSFET功率开关管驱动 电路。VT1～VT4为MOSFET功率开关管，栅
极受电压控制电压源VCVS1～VCVS4（uG1和 uG3，uG4和uG2）控制，电压控制电压源
VCVS1～VCVS4受脉冲电压源V1～V4控制。
用鼠标双击V1～V4，可以打开V1～V4的对话框， 如图11.7.3所示，在对话框中可以修改脉冲宽 度、上升时间、下降时间和脉冲电压等参数。 VCVS1和VCVS3与VCVS2和VCVS4的相位互差 180°。
U
U
1V/ V VCVS4
1V/ V VCVS3
U
U
1V/ V
V4 0V 15V 50Hz
1V/ V
V3 0V 15V 50Hz
XSC1
G T AB
VT2 ZVN3310F
L1 1.0H
R1 1.0kohm
C1 10uF
VT3 ZVN3310F
PU LSE PU LSE
（a）带滤波器的DC－AC全桥逆变电路
（b）滤波器的输出电压波形图11.7.4 带滤波 器的DC－AC全桥逆变电路和输出电压波形
（a）V2和V4对话框
（b） V1和V3对话框图
11.7.3 V1～V4的对话框
晶闸管三相全控桥式整流仿真实验报告
运动控制仿真实验报告——晶闸管三相全控桥式整流仿真实验——实用Buck 变换仿真实验晶闸管三相全控桥式整流仿真实验（大电感负载）原理电路R2晶闸管三相可控整流仿真实验2原理电路框图输入三相交流电，额定电压380 伏（相电压220 伏），额定频率50Hz，星型联接。
输入变压器可省略。
为便于理解电路原理，要求用 6 只晶闸管搭建全控桥。
实验内容1、根据原理框图构建Matlab 仿真模型。
所需元件参考下表：仿真元件库：Simulink Library Browser示波器Simulink/sink/Scope要观察到整个仿真时间段的结果波形必须取消对输出数据的5000 点限制。
要观察波形的FFT 结果时，使能保存数据到工作站。
仿真结束后即可点击仿真模型左上方powergui 打开FFT 窗口，设定相关参数：开始时间、分析波形的周期数、基波频率、最大频率等后，点Display 即可看到结果。
交流电源SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source设定频率、幅值、相角，相位依次滞后120 度。
晶闸管SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor6 脉冲触发器SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks/Synchronized 6-Pulse Generator设定为50Hz，双脉冲利用电压检测构造线电压输入。
Block 端输入常数0.输出通过信号分离器分为 6 路信号加到晶闸管门极，分离器输出脉冲自动会按顺序从1 到 6排列，注意按号分配给主电路对应晶闸管。
电阻、电容、电感SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch设定参数负载切换开关SimPowerSystems/Elements/Breaker设定动作时间信号合成、分离Simulink/Signal Routing/Demux,Mux电流傅立叶分解SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete Fourier设定输出为50Hz，基波有效值SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete RMS value 设定为50Hz位移功率因数计算Simulink/User-Difined Functions/Fcn将度转换为弧度后计算余弦常数Simulink/Sources/Constant增益Simulink/Math Operations/Gain乘除运算Simulink/Math/Divide显示Simulink/sinks/Display电压检测SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement电流检测SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement2、带阻感负载，电感0.1H, 设定触发角为30 度：起动时基本负载20 欧，0.3 秒后并联一个2 欧姆电阻。
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内燃机测试技术试验
实验
全桥功率开关驱动电路仿真试验
实验学时：2
实验类型：基础型
实验对象：本科生
一．实验目的：
1.了解全桥功率开关驱动电路的工作原理和应用。
2.了解全桥功率开关驱动方式的实现原理和特点。
3.掌握全桥功率开关驱动电路关键元器件选择和电路保护。
二．实验原理及设备说明
1.全桥功率开关驱动电路的工作原理
全桥功率开关驱动电路，又称为H桥驱动电路，其基本原理图如图1所示。
形象的说，4个开关或者功率管组成H桥的4条垂直腿，而电机或者负载就是H 中的横杠。
通过控制4个开关的导通与截止可以实现负载的正向加电和反向加电，其最广泛的用途就是电机的正反转。
H桥驱动电路加电必须是对角线两个开关管同时打开，而半桥臂的上下开关管不能同时打开，否则会造成上下位开关管直接短路，电源直接对地短接，造成瞬态电流过大，开关管损坏。
当开关管中的1,4导通时，电流经过开关1－电机－开关4流动，电机向一个方向运动；反之，当开关管中的2,3导通时，电流则经过开关3－电机－开关2流动，电机向相反方向运动。
图1 H桥驱动电路原理
由于全桥电路采用了两高两低四个开关管的方式，对于开关管采用是N型还是P型，可以有多种实现方式。
一般来讲，高位开关管采用P型实现，驱动最为简单方便，但是P型开关管最大电流不能太大，因此适合再小功率的电机或负载中使用。
上下位管均采用N型开关管实现的话，高位的N型开关管控制实现困难一些，但是最大电流可以较大，因此功率可以比较高。
总的来说，全桥电路的实际实现方式必须和负载特性结合起来，选择正确的配置。
全桥驱动电路在汽车中的典型应用为电子节气门，EGR阀，电动座椅，伺服阀等。
2.全桥功率开关驱动方式的实现原理和特点
由前面全桥功率开关驱动原理知道，全桥功率开关主要实现的是负载中的电流正反向流动，在实际应用中，全桥驱动基本上使用在电机等类负载上，而从电机的特性上来讲，除了正反向运动外，另外就是电机的调速特性。
按照电机调速的基本原理，可以采用调节电机两端电压来实现，而现在调节电机两段电压的方式基本上采用PWM脉宽调制实现，因此必须对PWM脉宽调制下的驱动方式和电机中的电流有比较清楚的理解。
表1为典型的电子节气门全桥驱动芯片TLE6281的控制真值表，图2为和真值表对应的控制波形。
表1 TLE6281全桥驱动芯片真值表
图2 TLE6281控制波形图
其中，表1红线标示部分和图2中的控制信号相对应。
从上面对应中可以看出，当电机朝一个方向运动的时候，PWM信号为正时，电机电流增加，PWM 信号为负时，由于电机电流不能突变，故必须打开同位的另外一个开关管实现续流，根据电流方向的不同和打开顺序不同，最终出现了上面两高位管同时打开和下面两低位管同时打开的两个状态。
另外，必须明确的是，电机切换方向时，必须是首先电机停转，电流减小，然后逐步反向，而不是瞬态的直接反向。
本次试验采用的电路原理图如图3所示。
图3 全桥驱动仿真原理图
3. 全桥功率开关驱动电路关键元器件的选择和电路保护
从全桥功率开关驱动电路的原理和实现可以知道，全桥开关管控制综合了高
端和低端控制，而且是双半桥的驱动方式，因此关键器件的选择，必须首先要考
虑到半桥驱动的高低端，然后就是全桥方式下的复杂控制逻辑问题。
低端开关管的选择按照一般的低端开关选择即可，考虑的因素位最大电流，内阻，以及最大反向击穿电压，而且需要根据负载的情况确定泄流方式，是选择体二极管还是开关续流方式，开关管续流方式功耗小，控制复杂；体二极管续流方式简单，功耗大，可根据情况进行折衷考虑。
高端器件的选择则必须按照高端驱动方式选择，特别需要考虑泄流方式下的负电压问题，保证高位管不会错误打开。
具体详细的选择和实现方案可以参考高低端驱动电路试验中相关部分。
三．实验内容
1.采用Protel设计全桥功率开关驱动电路（G端浮动电压方式）
2.对占空比40%，50%，60%情况下进行驱动电路仿真，记录电机中电流情况。
四．实验设备和仪器
Protel软件
个人计算机
Matlab软件
五．实验结果分析
1.不同占空比下，负载电感中的电流数据。
2.不同占空比下，功率开关管的S端电压
六．思考题
1.全桥开关功率管优点有那些，难点是什么？怎么实现位置的伺服控制？
2.全桥电路中电机一般是什么类型？采用无刷和有刷电机控制上有什么区别？（转子位置确定，无刷需要程序判定，有刷无需）
3．全桥电路如果用在汽车上，出现电源反接，电路会出现什么问题？怎么解决？（功率开关管体二极管直接导通，开关管烧毁，解决办法，反向保护）。