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。

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，其使用的电源类型一一三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。

4 MATLAB 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

,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

4.1 仿真中的各个模块及其参数设定

1）整流桥

十

B

Universal 0nd^g e 5 arms

图3通用三相整流桥模块

其中 Number of bridge arms 选用IGBT/Diodes （晶闸管）。

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 measureme nt

禾口 voltage measurement1 ，并将结果输出到示波器模块 Scope1.

（桥臂个数）为 3， Power Electronic device （电力电子器件）

2) SPWM 脉冲信号发生器模块

IPulsw

色 te

PWN G&n&rater

6 pulses

图4 SPWM 脉冲发生器

图4为为控制通用三相整流桥产生 SPWM 的脉冲信号发生器，使用的是Matlab 中的Discrete PWM Generator 模块。该模块的作用即为为产生 PWM 而用以控制IGBTs 等电桥的脉冲信号。为 该模块的参数设置，在 Generator mode 选项中选择 3-arms bridge(6 pulse),既三桥臂共需要六 个脉冲信号用以控制如 错误!未找到引用源。中所示的六个电子管。 Carrier freque ncy 为载波频率， 该频率的大小决定了一个周期内

SPWM 脉冲的密度Frequency of output voltage 是输出电压的 频率，此处设置为国内标准的 50Hz 。

3)其他模块

为模拟真实供电效果，在仿真系统中，整流桥输出的电压通入一个三相变压器后接入一个三相

的RLC 负载模块。三相变压器的原边为三角形绕组，畐灿为星型绕组。负载标称电压：

220v ，标称

频率50Hz ，有功功率：1000W ，电感无功功率： 0W ，电容无功功率： 500W 。

图5

变压器及负载模块

Ttirfrs phass Transfwiriifr r

4.2 仿真特性分析

在仿真中，在整流桥的输出和变压器的输出加上了电压测量模块，并将测量显示在了一个示波

器模块上。仿真时间设定为0.1s。如图6所示便是仿真后的输出结果，上部分为整流桥的输出波形, 下部分为变压器副边的电压波形

图6示波器输岀波形

将示波器的横轴时间设定为0.01s后的图形如下:

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图7 0.03s内的波形图

观察波形可知，没半个周期输出的脉冲数为21个。

4.2.1载波频率与输出电压频率改变对波形的影响

1080Hz 提高至2160Hz。所得

1. 将Discrete PWM Generator 模块中的载波频率有原来的

波形如图8所示。

图8载波频率为2160Hz时的波形图1

可以清楚的观察到，PWM脉冲密度加大，正弦波形较原来更加光滑。放大后的波形图如下:

图9载波频率为2160Hz

观察图形可知，没半个周期内的脉冲个数为43个。

由两个仿真结果可见，载波频率直接影响了波形的光滑度，载波频率越大波纹越小仿正弦效果越好。但也应注意到频率过高有可能对整流桥器件产生影响，所以也不能过于高。

2.载波频率为1080Hz，将输出电压的频率提高为100Hz后:

图10输岀电压为100Hz 载波频率1080