【正文】 I 目 錄 前言 ..................................................................... 1 1 概述 ................................................................... 2 有源逆變電路的概述 .................................................. 2 有源逆變技術(shù)的分類(lèi)和發(fā)展 ........................................ 2 有源逆變技術(shù)的應(yīng)用 .............................................. 3 SIMULINK/POWER SYSTEM 概述 .......................................... 5 SIMULINK 簡(jiǎn)介 ................................................... 5 POWER SYSTEM 簡(jiǎn)介 ............................................... 9 研究的目標(biāo)、內(nèi)容 ................................................... 12 2 有源逆變電路的結(jié)構(gòu)及原理 .............................................. 13 單相橋式有源逆變電路 ............................................... 13 電源間能量的變換關(guān)系 ........................................... 13 基本工作原理 ................................................... 14 問(wèn)題的提出 ..................................................... 15 三相半波有源逆變電路 ............................................... 16 基本工作原理 ................................................... 16 電路的基本計(jì)算 ................................................. 17 三相橋式有源逆變電路 ............................................... 17 逆變工作原理 ................................................... 18 電路中基本電量的計(jì)算 ........................................... 18 3 有源逆變電路的 MATLAB 建模與仿真 ....................................... 20 單相橋式全控整流及有源逆變的模型仿真 ............................... 20 仿真模型模塊介紹 ............................................... 20 仿真模型 ....................................................... 22 仿真模型模塊的參數(shù)設(shè)置 ......................................... 23 模型仿真及仿真結(jié)果 ............................................. 31 三相半波有源逆變的模型仿真 ......................................... 36 II 仿真模型 ....................................................... 36 仿真模型模塊的參數(shù)設(shè)置 ......................................... 36 模型仿真及仿真結(jié)果 ............................................. 37 三相橋式有源逆變的模型仿真 ......................................... 41 仿真模型 ....................................................... 41 仿真模型模塊的參數(shù)設(shè)置 ......................................... 42 模型仿真及仿真結(jié)果 ............................................. 44 結(jié)論 .................................................................... 48 參考文獻(xiàn) ................................................................ 49 III 有源逆變電路 建模與仿真 摘要 :本文以有源逆變電路為研究對(duì)象 ，介紹了有源逆變電路的工作原理，并對(duì) MATLAB/Simulink 模塊中電力電子仿真所需要的電力系統(tǒng)模塊做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明，介紹了有源逆變電路的主要環(huán)節(jié)整流及有源逆變的工作原理，并且分析了幾種常見(jiàn)的觸發(fā)角，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用 MATLAB 軟件分別對(duì) 電路的仿真進(jìn)行了設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了對(duì)有源逆變電路的仿真。 關(guān)鍵詞： 有源逆變電路 。 matlab仿真 。Simulink Regenerative Invert Circuits modeling and simulation Abstract： In this paper, inverter circuit for the active study, described active inverter circuit work, and matlab/simulink module needed to power electronic simulation power system module to do a brief description of the active inverter main ponents –the active rectifier and inverter works, and analyzed several mon trigger angle on this basis, the use of matlab software simulation were carried out on the circuit design。 implementation of active inverter system. Keywords： Regenerative invert circuits。 Matlab simulation。 Simulink 第 1 頁(yè) 共 49 頁(yè) 前言 由于近年來(lái)逆變技術(shù)已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們生活的方方面面，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸、郵電通信、工業(yè)控制等民用領(lǐng)域和航空、航天、航海等國(guó)防領(lǐng)域，特別是隨著石油、煤和天然氣等主要能源日益緊張，新能源的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越受到人們的重視，而利用新能源的關(guān)鍵技術(shù) ——逆變技術(shù)，能將蓄電池、太陽(yáng)能電池和燃料電池等其他新能源轉(zhuǎn)化的直流電能變換成交流電能與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電，并網(wǎng)逆變的基礎(chǔ)則是 有源逆變技術(shù)，因此，有源逆變?cè)谛履茉吹拈_(kāi)發(fā)和利用領(lǐng)域有著至關(guān)重要的地位。 有源逆變電路 常規(guī)的分析方法需要繁瑣的繪圖和計(jì)算過(guò)程 。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用 Matlab/Simulink工具來(lái)輔助設(shè)計(jì) ,可以得到一種較為直觀(guān)、快捷分析有源逆變電路的新方法。同時(shí)，能用 Scope隨時(shí)地觀(guān)察仿真波形，使得仿真更具有直觀(guān)性，實(shí)時(shí)性。應(yīng)用 Matlab/Simulink進(jìn)行仿真，在仿真過(guò)程中可以靈活改變仿真參數(shù)，并且能直觀(guān)的觀(guān)察到仿真結(jié)果隨參數(shù)的變化情況。 鑒與此，我們有必要對(duì) 有源逆變電路 進(jìn)行一定程度的分析研究，以便能更好的認(rèn)識(shí) 有源逆 變電路 的工作原理，本文正是在基于 Matlab/Simulink優(yōu)秀平臺(tái)下對(duì) 有源逆變電路 進(jìn)行仿真，來(lái)探討 有源逆變電路 的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。 第 2 頁(yè) 共 49 頁(yè) 1 概述 有源逆變電路的概述 隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展以及各行各業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展和對(duì)操作性能要求的提高，許多行業(yè)的用電設(shè)備都不是直接使用通用交流電網(wǎng)提供的交流電作為電能源，而是通過(guò)各種形式對(duì)其進(jìn)行變換，從而得到各自所需的電能形式。它們的幅值、頻率、穩(wěn)定度及變化方式因用電設(shè)備的不同而不盡相同，如充電器、太陽(yáng)能發(fā) 電裝置、電弧焊電源、交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器、加熱電源、電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、綠色照明電源、不間斷電源、有源濾波器、市電電源的無(wú)功補(bǔ)償器等等，它們所使用的電能都是通過(guò)整流和逆變組合電路對(duì)原始電能進(jìn)行變換后得到的。 現(xiàn)代逆變技術(shù)的種類(lèi)很多，按輸出交流的頻率、主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、輸出相數(shù)等來(lái)分類(lèi)，按逆變器輸出能量的去向，可分為有源逆變和無(wú)源逆變。如果把逆變器的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反送到電網(wǎng)去，稱(chēng)為有源逆變；如果逆變器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋?頻率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載，則稱(chēng)為無(wú)源逆變。 逆變技術(shù)的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動(dòng)逆變技術(shù)的發(fā)展。最初的逆變電源采用晶閘管（ ＳＣＲ ）作為逆變器的開(kāi)關(guān)器件，成為可控硅逆變電源，由于ＳＣＲ是一種沒(méi)有自關(guān)斷能力的器件，因此必須通過(guò)增加換流電路來(lái)強(qiáng)迫關(guān)斷ＳＣＲ，ＳＣＲ的換流電路限制了逆變電源的進(jìn)一步發(fā)展。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，自關(guān)斷的電力電子器件脫穎而出，相繼出現(xiàn)了電力晶體管（ＧＴＲ）、可關(guān)斷晶閘管（ＧＴＯ）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ＭＯＳＦＥＴ）、絕緣柵雙極型晶體管（ＩＧＢＴ） 等等。由于自關(guān)斷器件的使用，使得開(kāi)關(guān)頻率得以提高，從而逆變橋輸出電壓中低次諧波的頻率比較高，使輸出濾波器的尺寸得以減小，而且對(duì)非線(xiàn)性負(fù)載的適應(yīng)性得以提高。一般認(rèn)為，逆變技術(shù)的發(fā)展可以分為如下三個(gè)階段： 1956，－－－ 1980 年為傳統(tǒng)發(fā)展階段。這個(gè)階段的特點(diǎn)是：開(kāi)關(guān)器件以低速器件為主，逆變器的開(kāi)關(guān)頻率較低，波形改善以多重疊加法為主，體積重量較大，逆變效率低，正弦波逆變器開(kāi)始出現(xiàn) ， 晶閘管 SCR 的誕生為正弦波逆變器的發(fā)展創(chuàng)造了條件 。 1981～ 2020年為高頻化新技術(shù)階段。這個(gè)階段的特點(diǎn)是：開(kāi)關(guān)器件以高速器件為 主，逆變器的開(kāi)關(guān)頻率較高，波形改善以ＰＷＭ法為主，體積重量較小，逆變效率高，正弦波逆變技術(shù)發(fā)展日趨完善 ， 微電子技術(shù)的發(fā)展使新近的控制技術(shù)如矢量控制技術(shù)、多電平變換技術(shù)、重復(fù)控制、模糊控制等技術(shù)在逆變領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，極大的促進(jìn)了逆變器技術(shù)的發(fā)展 。 2020 年至今為高效低污染階段。這個(gè)階段的特點(diǎn)是以逆變器的綜合性能為主，低速與高速開(kāi)關(guān)器件并用，多重疊加法與ＰＷＭ法并用，不再偏向追求高速開(kāi)關(guān)器件與高開(kāi)關(guān)頻率，高效環(huán)保的逆第 3 頁(yè) 共 49 頁(yè) 變技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)。 隨著功率開(kāi)關(guān)器件向高壓大容量化、集成化、全控化、高頻化及多功能化的方向 發(fā)展，材料學(xué)科的超導(dǎo)材料和軟磁材料的驚人發(fā)展速度以及智能化控制技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，逆變技術(shù)正朝著高功率密度、高變換效率、高可靠性、無(wú)污染、智能化的方向發(fā)展 。 技術(shù) 的應(yīng)用 隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對(duì)電氣設(shè)備控制性能要求的提高， 有源 逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。下面列舉的是其主要的應(yīng)用： (1)光伏發(fā)電 能源危機(jī)和環(huán)境污染是目前全世界面臨的重大問(wèn)題，許多國(guó)家采取了提高能源利用率、改善能源結(jié)構(gòu)、探索新能源和可再生能源等措施，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目 的。開(kāi)發(fā)利用新 能源和可再生能源是 21 世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的技術(shù)之一，充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能和地?zé)崮艿瓤稍偕茉词鞘澜绺鲊?guó)可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策，其中光伏發(fā)電最受矚目。 有源 逆變一般用 于 大型光伏發(fā)電站（ 10kW）的系統(tǒng)中，很多并行的光伏組串被連到同一臺(tái)集中逆變器的直流輸入端，一般功率大的使用三相的 IGBT 功率模塊，功率較小的使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管，同時(shí)使用 DSP 轉(zhuǎn)換控制器來(lái)改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量，使它非常接近于正弦波電流。最大特點(diǎn)是系統(tǒng)的功率高，成本低。但受光伏組串的匹配和部分遮影的影響，導(dǎo)致整個(gè)光伏系統(tǒng) 的效率和電產(chǎn)能。同時(shí)整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電可靠性受某一光伏單元組工作狀態(tài)不良的影響。最新的研究方向是運(yùn)用空間矢量的調(diào)制控制，以及開(kāi)發(fā)新的逆變器的拓?fù)溥B接，以獲得部分負(fù)載情況下的高的效率。 (2)不間斷電源系統(tǒng) （ＵＰＳ） UPS （ Unint