三相交流调压电路的MATLAB仿真
三相交流调压电路的MATLAB仿真
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三相交流调压电路的MATLAB仿真
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目录
一、电路的选定 ........................................................................................................... 1
1.1单相交流调压 ............................................................................................ 1
1.2 三相交流调压的设计选择 ....................................................................... 1
二、三相交流调压电路的原理与分析 ....................................................................... 2
三、交流调压电路触发信号 ....................................................................................... 4
3.1单脉冲触发方式 ........................................................................................ 4
3.2宽脉冲触发方式 ........................................................................................ 5
四、主电路器件的选择 ............................................................................................... 7
五、仿真系统的建立 ................................................................................................... 9
5.1.Simulink建模方法 .................................................................................... 9
5.2.Simulink建模的步骤 ................................................................................ 9
5.3.主电路的建模和参数设置 ...................................................................... 10
5.4.三相交流电源的建模和参数设置 .......................................................... 11
5.5.晶闸管三相交流调压器的建模 .............................................................. 11
5.6脉冲的设置 .............................................................................................. 12
5.7负载的设定 .............................................................................................. 13
六、仿真结果 ............................................................................................................. 13
七、仿真结果分析 ..................................................................................................... 15
结束语 ......................................................................................................................... 16
三相交流调压电路的MATLAB仿真
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一、电路的选定
1.1单相交流调压
所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。下面是单相交流调压电路图1.1。
图1.1单相交流调压电路
正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在t时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在t时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。在t时，对VT2施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在2t时，电源电压过零，VT2自然关断。
1.2 三相交流调压的设计选择
根据单相交流调压电路的原理，可设计三相交流调压电路。常用的三相交流调压线路有星型联结，支路控制三角形联结和中点控制三角形联结。其中星型联结有分为三相三线和三相四线如图1.2，1.3。三相四线时，相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互相错开120度工作，电流中有基波和奇次谐波。组成三相电路后，基波和3的整数倍以外的谐波在三相之中流动，不流过中性线。因此，中性线会有很大的3次谐波电流及其他3的整数倍次谐波电流，当控制角α=90°时，中性线电流甚至和各相电流的有效值接近。因此，选用三相三线连接效果更好。 三相交流调压电路的MATLAB仿真
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图1.2三相三线
图1.3三相四线
二、三相交流调压电路的原理与分析
三相交流调压的电路有三相三线Y形连接、三相四线Y形连接、负载角型连接等形式，这其中性能最好、用得最多的三相三线Y形连接的调压电路（见下图）。下面以图2.1电阻负载为例说明其工作原理。 三相交流调压电路的MATLAB仿真
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图2.1 三相交流调压电路
电路中由于没有中性线，若要构成电流，是电流流通，则至少要有两相导通，因此在中，至少要有一相正向晶闸管与另外一相的反向晶闸管同时导通。要想保证电路能正常工作，能同时导通两个晶闸管，要求采用宽脉冲或双窄脉冲触发电路；对于晶闸管的各触发信号来说，它们之间应严格的保持一定的相位关系，当然它们必须与自己相应的电源有着相同的相序，只有这样才能保证输出的是对称的三相电压。对图2.1的调压电路，要求A、B、C三相电路中正向晶闸管T1、T3、T5的触发信号相位互差120°，反向晶闸管的触发信号相位也互差120°，而同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差180°，即各晶闸管触发脉冲的序列应按了T1、T2、T3、T4、T5、T6的次序，相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
如果把晶闸管换成二极管后可以看出，相电流和相电压同相位，且相电压过零时二极管开始导通，因此应将控制角α=0°的时刻选为电源相应波形起始点，以此点作为触发角α的基准点。在三相三线电路中，是靠线电压来完成两相之间的导通的，而相电压落后线电压30°，因此触发角α的移相范围是0-150°。
在任意时刻，电路可以根据晶闸管导通状态分为三种情况：一种是三相中每一相都有一个处于导通状态，这时电源相电压与负载相电压相等；另一种是三相中只有两相导通，另一相不导通，这时导通相负载相电压是电源线电压的一半；第三种是三相晶闸管均不导通，这时负载电压为零。根据任意时刻晶闸管导通的个数以及半个周波内电流是否连续，可将0-150°的移相范围分为如下三段：
当0°≤α≤60°时，电路处在三相导通和两相导通情况的交替状态。每个晶闸三相交流调压电路的MATLAB仿真
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管导通角为180°-α。但α=0时是一种特殊情况，一直是三个晶闸管导通。三相导通时，每相电阻电压为相电压；两相导通时，导通相电阻电压为导通两相线电压的一半，不导通相电阻电压为零。
当60°≤α≤90°时，因为任一时刻都存在两相是导通的，所以导通相电阻电压为导通两相线电压的一半；同上一样，不导通相电阻电压为零。每个晶闸管的导通角为120°。
当90°≤α≤150°时，电路处于两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角为300°-2α，而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头。两相导通时负载输出电压如前所述。三相都不通时，则三相负载电压都为零当 α>150°时，触发脉冲不起作用，晶闸管不导通。
从上面的分析我们可以看出：无论是负载电压还是电流波形，交流调压所输出的都不是正弦波，并且当α角增大时，负载电压相应会逐渐变小，负载电流则开始出现断续。当带电感性负载时，交流调压输出的波形就不仅与α有关，也与负载的ψ有关，这时负载电流和负载电压也不再同相了，其移相角范围为ψ-150°。
三相三线交流调压电路的电流中含有很多谐波。在进行傅里叶分析后可知，其中所含谐波的次数为6k±1（k=1,2,3，…），这和三相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波次数的完全相同，而且也是谐波的次数越低，其含量越大。三相三线调压电路由于其三相对称的特性，并不含有3的整数次倍的谐波，它们不能流过三相三线电路。
在阻感负载的情况下，α=ψ时，负载电流会达到最大值并且为正弦波，同短接晶闸管的情况相同，一般来说，电感大时，谐波电流的含量要小一些。
三、交流调压电路触发信号
晶闸管的触发信号有单脉冲、宽脉冲和双触冲三种。三相三线Y型调压电路不能使用单脉冲触发，只能使用大于 60°的宽脉冲或双窄脉冲。下面分析一下：
3.1单脉冲触发方式：
基于dq变换的三相pwm整流器控制方案研究及仿真
基于dq变换的三相pwm整流器控制方案研究及仿真
基于dq变换的三相PWM整流器控制方案是一种常见的控制方案，可用于交流电源的直流化处理，具有高效、稳定的特点。本文将从几个方面进行阐述，包括dq变换、三相PWM整流器以及控制方案研究和仿真。
一、dq变换
dq变换是一种坐标转换方法，可将三相电压或电流向量在正交坐标系下进行描述。在dq坐标系下，d轴表示电磁场的方向（即磁通量最大），而q轴表示旋转方向。通过dq变换可以将三相电压或电流向量转换为dq坐标系下的两个分量，即d分量和q分量。
二、三相PWM整流器
三相PWM整流器是指将三相电源经过PWM控制后输出直流电压的电路。其基本原理是利用PWM技术控制开关管通断，将交流电源经过整流、滤波后输出稳定的直流电压。这种电路有较高的效率和稳定性，适用于各种直流电源应用场景。
三、控制方案研究和仿真
该控制方案主要分为两个模块，分别是dq变换模块和三相PWM整流器控制模块。在dq变换模块中，通过对三相交流电压进行dq变换后，得到dq坐标系下的电压信号，进而计算出电容电压和电流的dq值。在三相PWM整流器控制模块中，将dq坐标系下的电容电压和电流的dq值进行计算，得到相应的PWM控制信号，控制开关管的通断，输出稳定的直流电压。
在仿真过程中，可通过MATLAB/Simulink等软件进行模拟。首先，在Simulink中建立dq变换模块和三相PWM整流器控制模块，并通过仿真器件和信号发生器等工具进行搭建。然后，通过输入交流电源的参数，进行仿真运行，得到输出的直流电压波形图以及电容电压、电流的dq坐标系下的波形图。在仿真过程中可对控制参数进行调整，以达到更好的控制效果。
综上，基于dq变换的三相PWM整流器控制方案可以实现对交流电源的直流化处理，具有高效、稳定的特点。在实际应用中，需要根据实际场景进行参数调整和控制模型优化，以达到更好的控制效果。
(完整版)三相SPWM逆变器仿真
三相SPWM逆变器仿真
一、 原理分析
1、 基本原理
按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号uR。这是因为等腰三角形的载波uT上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。而且在三角载波uT不变条件下，改变正弦调制波uR的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波uR的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变uD中基波uD1的大小。这就是正弦脉宽调制（sine pulse width
modulated,SPWM）。
2、 正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）
SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：
图—1
上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。两个直流滤波电容C串联接地，中点O’可以认为与三相Y接负载中点O等电位。逆变器输出A、B、C三相PWM电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波uT,三相正弦调制信号uRA、uRB、uRC互差120o,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。当uRA>uT时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点O’间的电压uAO’=E/2。当uRA
三相电压型PWM整流器的仿真讲解
武汉理工大学《电力装置与系统》课程设计说明书
I 摘要
为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.
关键词 PWM整流器; 直接功率控制; 直流电压; 交流侧电感; 直流电容
武汉理工大学《电力装置与系统》课程设计说明书
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目录
1 电压型PWM整流器.................................................................................................2
1.1电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型........................................................3
1.2 电压型PWM整流器DPC系统结构及原理......................................................3
2 电压型PWM整流器DPC系统主电路参数设计....................................................5
2.1 交流侧电感的选择..............................................................................................5
SPWM变频调速系统的MATLAB仿真
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. SPWM变频调速系统的MATLAB仿真
1.1 系统仿真综述
在采用电力半导体器件对电动机进行交流调速的分析研究中，计算机仿真技术已经显示出了它的巨大优越性。MATLAB/SIMULINK环境是一种优秀的系统仿真软件，使用它可以大大提高系统仿真和CAD的效率和可靠性。本设计的特点是用MATLAB对基于SPWM控制的交流异步电动机变频调速系统进行仿真分析。系统仿真模型主要由整流器、滤波器、逆变器、电动机模型以及SPWM控制器几部分组成，对实际系统的分析与研究十分有帮助。本文根据电力电子器件的开关原理、PWM调制方式的动作过程和自动控制理论，结合具体的电路拓扑结构并基于多信息融合思想，构建计算机仿真方案，在通过分析比较仿真波形、仪表的显示结果和存储示波器的记录，检验数学模型、电路拓扑结构、调节器方式和主要元器件参数是否正确，修改设计方案，逐步达到预期的目的。
本文用仿真调速系统控制一台三相异步电动机。系统工作过程是：首先通过电网中获得三相对称交流电，然后经过三相不可控整流和SPWM控制方式下的逆变器为电动机提供电源。电动机在三相逆变电源的控制下产生电磁转矩带动负载工作。在本系统中，三相桥式逆变电路的基本工作方式采用的是导电方式，同一相(即同一半桥)上下两个臂交替导电，这样，在任意瞬间，将有3个桥臂同时导通。在控制电路中，采用的是正弦波脉宽调制法(SPWM)，即三角形载波信号和三相对称的正弦波参考信号相比较，在交点处发出三相脉冲调制信号，去驱动逆变器主回路的各IGBT的基极，当改变参考信号的幅值时，相电位脉冲的脉宽随之改变，从而改变了主回路基波相电压的大小。当改变参考信号的频率时，输出电压的频率随之改变。如果同时改变参考电压的幅值和频率，就可以实现变频调速系统u/f＝常数的要求。这种调制方式的特点是在半个周期内，脉冲间中心线等距，脉冲等幅、调宽，各脉冲面积之和与正弦波下的面积成正比。
三相交交变频电路设计与仿真
三相交交变频电路设计与仿真
三相交交变频电路是一种将三相交流电转换为可变频率的交流电的电路。在电力系统中，电能的供给和需求常常是不匹配的，因此需要通过变频电路来实现电能的调节和控制。本文将详细介绍三相交交变频电路的设计原理、电路结构和仿真分析。
首先，三相交交变频电路的设计原理是利用可控电子元件对三相交流电进行调节和控制，从而改变其频率和电压。常见的可控电子元件有晶闸管、可控硅和IGBT等。这些元件能够根据外部信号实现开关控制，从而实现对电流和电压的调节。
三相交交变频电路的电路结构主要包括整流桥、滤波电路、逆变桥和控制电路。首先，整流桥将三相交流电转换为直流电，并经过滤波电路进行滤波处理，以去除电流中的高频脉冲成分。接下来，逆变桥将滤波后的直流电转换为可变频率的交流电。
控制电路主要用于实现对逆变桥的开关控制。常见的控制方法有脉宽调制（PWM）控制和电压调制控制。脉宽调制控制通过改变逆变桥的开关时间来控制输出电压的大小。而电压调制控制则通过改变逆变桥的开关角来控制输出电压的幅值。
为了验证三相交交变频电路的性能和稳定性，需要进行仿真分析。在仿真过程中，可以使用软件如PSIM、Matlab/Simulink等来实现电路的建模和仿真。首先，通过建立电路的数学模型，确定各个元件的参数和开关控制策略。然后，仿真软件将根据模型和控制策略进行仿真计算，得到电路的输出电压、电流波形等参数。通过分析这些仿真结果，可以评估电路的性能和优化设计。 总结起来，三相交交变频电路是一种将三相交流电转换为可变频率的交流电的电路。它通过控制和调节电流和电压，实现对电能的调节和控制。设计和仿真分析是验证电路性能和稳定性的重要步骤。只有深入了解电路的原理和结构，并进行充分的仿真分析，才能设计出高性能的三相交交变频电路。
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
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 运动控制仿真实验报告
VT1VT2VT3abcudVT3VT6VT4idia~~~uaubuc220VLRR12指令同步脉冲发生器电压相位相序检测ug1...ug6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/Thyristor
6 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
三电平SVPWM算法研究及仿真
三电平SVPWM算法研究及仿真
三电平SVPWM算法研究及仿真
一、引言
近年来，随着电力电子技术的不断发展，交流调速系统在工业领域得到广泛应用。为了实现高精度的交流调速，研究人员提出了各种调制技术。在这些技术中，多电平逆变器作为交流调速系统中最重要的部分之一，其控制算法的研究和优化具有重要意义。三电平空间矢量调制（SVPWM）算法作为一种较为有效的调制技术，广泛应用于多电平逆变器中，本文主要围绕三电平SVPWM算法的研究及仿真展开。
二、三电平SVPWM算法原理
三电平SVPWM算法是采用空间矢量图形方法决定逆变器输出电压矢量的调制技术。它通过将逆变器的输出电压矢量离散化为六个等效矢量，进而形成一种或多种适用于逆变器的控制信号。在三电平逆变器中，根据电网的工作状态和逆变器的负载需求，可以得到逆变器的输出电压的各个组分，进而得到逆变器的输出电压矢量。
三、基于三电平SVPWM算法的控制策略
在三电平逆变器应用中，SVPWM算法可用于控制逆变器输出电压的矢量。具体而言，SVPWM算法包含以下三个步骤：
1. 根据电网的输入电压和逆变器的输出电压需要，确定合适的工作模式；
2. 确定逆变器输出电压矢量；
3. 根据逆变器输出电压矢量，确定合适的控制信号。
四、三电平SVPWM算法的仿真实验
本文采用MATLAB/Simulink软件对三电平SVPWM算法进行仿真实验。仿真电路包括电网、三电平逆变器和负载三个部分。仿真实验的主要目的是验证三电平SVPWM算法在逆变器输出电压调制方面的优势。在仿真实验中，通过改变电网的输入电压、逆变器输出电流以及负载的变化来观察三电平SVPWM算法的性能。
五、仿真结果分析
仿真结果表明，三电平SVPWM算法能够有效地通过控制逆变器的输出电压矢量，实现对电机的精确控制。在不同工作负载下，三电平SVPWM算法能够实现较低的失真度和较高的功率因数。此外，仿真结果还显示，三电平SVPWM算法具有较高的效率和稳定性，在实际应用中具有一定的可行性。
三相逆变器仿真(DOC)
学
号：
0121111360719
课 程 设 计
题 目 三相逆变器仿真
学 院 自动化学院
专 业 自动化
班 级 自动化1103班
姓 名 黄诚
指导教师 吴勇
2014 年 1 月 9 日
武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
I 目录
1 概述及设计要求 ............................................ 1
1.1 概述 .................................................................. 1
1.2 设计要求 .............................................................. 1
2 方案比较及认证 ............................................ 2
2.1 升压电路模块方案选择 .................................................. 2
2.2 逆变电路方案选择 ...................................................... 2
2.3 闭环反馈电路设计 ...................................................... 2
2.4 总体电路方案设计 ...................................................... 2
3 系统原理说明 .............................................. 4
3.1 升压斩波电路 .......................................................... 4
基于MATLABSimulink交流电机变频调速系统仿真(正文)
目录
摘要 ............................................................................................................................. I
ABSTRACT ............................................................................................................... II
绪论 ............................................................................................................................ 1
1交流调速技术发展概况 .......................................................................................... 2
1.1电力电子器件 .............................................................................................. 2
1.2变流技术 ...................................................................................................... 3
1.3变频调速的控制方式 ................................................................................... 3
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解
随着电力电子技术的发展，SPWM正弦脉宽调制法正逐渐被人们熟悉，这项技术的特点是通用性强，原理简单。具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波，设计简单，是一种比较好的波形改善法。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。由于大功率电力电子装置的结构复杂，若直接对装置进行实验，且代价高费时费力，故在研制过程中需要借助计算机仿真技术，对装置的运行机理与特性，控制方法的有效性进行试验，以预测并解决问题，缩短研制时间。
MATLAB软件具有强大的数值计算功能，方便直观的Simulink建模环境，使复杂电力电子装置的建模与仿真成为可能。本文利用MATLAB／Simulink为SPWM逆变电路建立系统仿真模型，并对其输出特性进行仿真分析。首先介绍的是三相电压型桥式逆变电路原理，其次阐述了SPWM逆变器的工作原理及特点，最后详细介绍了三相电压源SPWM逆变器的建模与仿真结构，具体的跟随小编一起了解一下。
一、三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路如图1所示，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180导电方式，即每个桥臂的导电角度为180，同一相上下2个桥臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120。这样，在任一瞬间，将有3个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面2个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此也被称为纵向换流。当urU》uc时，给上桥V1臂以导通信号，给下桥臂V4以关断信号，则U相相对于电源假想中点N的输出电压uUN=Ud／2。当urU《uc时，给V4导通，给V1关断，则uUN=Ud／2。V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能是二极管VD1（VD4）续流导通。
二、SPWM逆变器的工作原理及特点SPWM，他是根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。像这种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SPWM波形。就是在PWM的基