【正文】 過橋式整流之后的電壓信號進行仿真之前，對量電壓的波形進行理論分析： 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 23 單相橋式全控整流電路中， 晶匣管 VT1和 VT4組成 一對橋臂， VT2和 VT 3組成另一對橋臂，在 u2正半周，若 4 個晶匣管均不導通，負載電流為零，輸出電壓 U 也為零， VT VT4串聯(lián)承受電壓 u2，設 VT1和 VT4漏電阻相等，則各承受 u2的一半。 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 21 圖 45 C1 參數(shù)設置 濾波電容 C2：選擇“ Series RLC Branch ”模塊，將參數(shù)“ Capaciatance（ F） ”設置為： 320e6。 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 20 圖 43 L1 參數(shù)設置 濾波電感 L2：選擇“ Series RLC Branch ”模塊，將參數(shù)“ Inductance（ H） ”設置為： 30e3。 電壓測量模塊 Simulink\Simpower Systems\Measurements\Voltage Measurement 電源輸入模塊 Simulink\Simpower Systems\Electronical sources\AC Voltage Source 萬用表模塊 Simulink\Simpower Systems\Measurements\Multimeter 各模塊參數(shù)的設置 交流電源模塊：“ Phase”初相位角 0，“ Frequency”頻率 50Hz，“ Sample time”采樣時間 0(默認值 0 表示交流電源為連續(xù)源 )，“ peak amplitude”變頻輸出頻率為 50Hz 時設置為 220V。 仿真電路圖 將 單相 220V、 50Hz 交流電源經單相不可控整流環(huán)節(jié)，進行 LC 濾波后即為中間直流環(huán)節(jié)。 仿真輸出。 確定需要的仿真模塊。然后點擊運行“ run”按鈕，可直接運行該程序。 MATLAB(Simulink)的基本使用 （ 1）將圖片放在 MATLAB/work/文件夾下。 Simulink 是 基于模型的設計通常是在動態(tài)系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)等 多 個領域仿真 的 工具。 最后， MATLAB 的主 界面友好， 使操作者樂于接受，容易操作 [14][15] 。 其次， MATLAB 的 SimpowerSystems 實體 的圖形 仿真 化的系統(tǒng)，將表示晶匣管等各個類別的實物 特有 的 圖形符號，連接成 為一個整流 電路、一個逆變裝置或 者 是一個 模型系統(tǒng)。 MATLAB簡介 與使用 MATLAB 簡介 MATLAB 軟件是由美國 Math Works 公司推出的用于數(shù)值計算和圖形處理的科學計算軟件系統(tǒng)，被譽為“巨人肩上的工具”。 圖 310 8038 芯片的應用外圍電路圖及引腳圖 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 16 第 4 章 MATLAB的仿真與分析 采用 MATLAB 軟件建立單相交 直 交變頻電路的仿真模型 。 第 3 章 逆變電路的設計 15 （ 5） 可以將 占空比 在 2%～ 98%之間 任意調動 。 ICL8038 芯片 的電路及引腳如圖 310，它 主要 的 特點 ： （ 1） 擁 有在發(fā)生溫度 改變 時產生 較 低的頻率漂移， 但是 最大 的 不超過50ppm/℃ 。圖 38 的控制電路中使用了單穩(wěn)態(tài)多頻率振蕩器 4528 來實現(xiàn)死區(qū)的控制。Um經反相器后，生成兩路相位相差 180 度的177。 本來 IC1 觸發(fā)器輸入兩個完整的輸入脈沖便可輸出一個完整周期的脈沖，現(xiàn)在由于異或門及 IC2 觸發(fā)器 Q2 端的反饋控制作用，在第 1 個 fi 脈沖的作用下得到一個周期的脈沖輸出，所以實現(xiàn)了每輸入一個半時鐘脈沖，在 IC1 觸發(fā)器的 Q1端取得一個完整周期的輸出 [6]。 由于 第 1 個fi 時鐘脈沖的上升沿的作用 ，觸發(fā)器 IC IC2 都發(fā)生了 翻轉。 （ 4）輸出端為 TTL 門電平，對 單 片機控制 較為適用 。若選用雙電源驅動方法，它輸出的負柵壓相對較 高。 M57962L 擁 有以下幾個特性。 圖 33 集成驅動芯片 M57962L 引腳圖 第 3 章 逆變電路的設計 11 芯片 M57962L內部原理及特性 ： M57962L 為日本三菱公司生產的主 用于 IGBT 模塊的驅動芯片，其內部集成了退飽和、檢測以及 保護單元 等功能，如果 發(fā)生過流時能夠迅 速 地 響應，但慢速 地 關斷 IGBT，同時也 向外部 的電路發(fā) 出 了 故障 的信號。特點如下： 1）采用快速型的光藕實現(xiàn)電氣隔離。主要任務是將控制電路產生的控制器件通斷的信號轉化為器件的驅動信號。當 在柵極上 加 以負電壓 的 時 候， MOSFET 中 的溝道 就 消失 了 ，PNP 晶體管 基極 的 電流 就會 被切斷， IGBT 管 也就是 被關斷 了 。 主電路 主電路如圖 31 所示， 采用單相橋式逆變電路 ,共用到 4 個開關器件 ,采用了目前應用最多的全控型電力電子器件之一的 IGBT。 圖 26 單極性 PWM 控制方法波形 圖 27 雙極性 PWM 控制方法 波第 3 章 逆變電路的設計 9 第 3 章 逆變部分的 電路 組成 課題采用 SPWM 正弦波脈寬調制，通過改變調制頻率，實現(xiàn)交直交變頻的目的。 信號波 用 ur代表 ， 載波用 uc 來 表示 。 當 在 ur負半周 時 ， 保持 V1斷態(tài)， 保持 V2 通態(tài)，當 uc＞ ur時 ，將 V4關斷 ， V3導通 ， u0=Ud；當 uc＜ ur時 ，將 V4導通 ， V3關斷 ,u0=0。同樣， 當 在 u0的負半周 時 ， V2保持通態(tài)狀態(tài) ， V1保持斷態(tài)， V3和 V4交替通斷，負載電壓 u0能夠獲 到 Ud 和零兩種電平 。 其控制規(guī)律 為 ： 當 輸出電壓 u0正半周 時 ， 保持 V1為 通 態(tài) ， V2保持 斷 態(tài) ，V3和 V4交替通斷，負載電流比電壓滯后，在電壓 正半 周 時 ，電流有一段 的 區(qū)間為正，一段區(qū)間 的電流為負。以下是雙極性 PWM 調制的原理。 PWM 控制的方式 可分為三類 ， 即調制法、計算法與跟蹤控制法。逆變電路 也 是常用 變頻器 件的重要部件之一，起到十分關鍵的作用。 因此 只有在 RL? L 的時候才能得 到較優(yōu) 的濾波效果。 經過 交流 電源轉換成直流電源后，電路會有電壓的波動，為了抑制電壓的波動，選用簡單的電容濾波。 圖 23 橋式整流電路 除此之 外 ， 整個電路 還 需要 用 輔助 正負 5V 的電源，所以 通過降壓，整流和濾波，穩(wěn)壓獲得了 穩(wěn)定的正負 5V 電壓 ， 經過交流電源轉變?yōu)?直流電源后，電路 都 會有電壓 的 波動， 為 了 抑制 其中的電壓波動，選用簡單的電容濾波。 G1G2G3G4+1234V1V2V3V4LOADACAC第 2 章 單相交 直 交變頻電路的總體 設計 5 橋式整流電路的 基本 工作原理： 當 在 u2的正半周 時 ， D1和 D3導通， D2和D4截止，電流 的方向為 D1 RLD3，在負載 RL上獲得了 一半 的 波整流電壓。其 主要的作用是將固定電壓和頻率的交流電能整流成 直流電能。整流電路一般情況下都是獨立 的一 個整流模塊。 驅動電路：驅動電路是 控制電路和主電路的中間環(huán)節(jié)，其主要任務是將控制電路產生的 SPWM 信號轉化為 驅動信號，它可以完成電氣隔離的功能。其中一部分為電路提供電源。整流部分采用不可控制整流電路，濾波部分 則 采 選 用 LC 低通濾波電路 ，濾除整流中的高次諧波，獲得 高頻率的正弦波交流輸出。其中調制法是 也是最為常見的一類 方法，也是 最 基本的一類方法。最 后用 MATLAB 軟件仿真出設計的電路， 其中對純電阻負載以及 電阻電感負載分別進行 數(shù)據(jù)和波形 的 分析，并采取 相關措施使最后輸出的波形 接近正弦波。 甚至 有人 提出，電子學的下一項 重要 改革將 會發(fā)生在以工業(yè)設備以及電網(wǎng)為目標 的電子技術 的 應用領域，電力電子技術將 把人們領到 第二次電子革命的邊緣 [2]。 能夠 實現(xiàn)最佳工作效率，將 會 使機電儀器 的體第 1 章 緒論 2 積 可以減小幾倍甚至 幾十倍，響應速度 也達到 高速化，并可以 適應任何基準信號，實現(xiàn)無噪音 而且具有全新的功能及 用途。比 如，在節(jié)能的方面，對于風機 水泵、電 力 的 牽引、軋機 冶煉、輕工 造紙、工業(yè) 窯爐、 加熱、電焊、化工、點解等 14 個方面的 調查，潛在 的 節(jié)電量大約是 1990 年 的 全國發(fā)電 總 量的16%[2]，因此發(fā)揚 應用 型的電力電子技術成為 節(jié)能的一項 重要的 戰(zhàn)略舉措 ，一般的 節(jié)能效率能夠 達 到 10%14%[2]，我國已 經把很 多裝置并 入節(jié)能的 應用項目 中 。因此 電能變換的基本類型可以分為 四種，即 AC/DC 變換、 DC/AC 變換、 DC/DC 變換、 AC/AC變換。 drive circuit is the use of integrated driver chip M57962L with electrical isolation。 用 MATLAB 軟件仿真出設計的電路，其中對純電阻負載以及電阻電感負載分別進行數(shù)據(jù)和波形的分析，并采取相關措施使最后輸出的波形接近正弦波。 摘要 摘要 隨著電力電子技術、計算機技術以及自動控制技術的快速發(fā)展，單相交 直 交變頻系統(tǒng)也得到了迅速發(fā)展，它顯著的變頻能力，廣泛的應用范圍，完善的保護效力，和易于實現(xiàn)的變頻功能，獲到了廣大使用者的認可，在運行的安全可靠、安裝使用以及維修維護等方面，也給使用者帶來了極大的益處 ?？刂齐娐?主要 以單片集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 為核心設計的，生成兩路 PWM 信號 用來分別控制兩對 IGBT 管 ；驅動電路則是 選用了具備 電氣隔離 的 集成驅動芯片M57962L；保護電路選 用雙 D 觸發(fā)器 CD4013。 inverter part of the singlephase bridge inverter circuit posed of four IGBT tube. Monolithic integrated control circuit ICL8038 function generator core designed to generate two PWM signals to control the two pairs of IGBT。 電能變換主要 就 是指電壓、電流與頻率 之間的變換。用 電力 電子 技術對電能進行處理，可以使電能的使用達到 、高效率以及 節(jié)能，實現(xiàn) 電能使用 的最佳化。 （ 3）電力 電子技術 中高頻化以及 變頻 技術的發(fā)展，將 會 使機電儀器突破傳統(tǒng)， 朝 向高頻化 的目標 發(fā)展。 （ 4）電力電子 的 智能化的進展，在某種 程度上 是將信息處理和 功率處理合一， 并使微電子技術和電子技術一體化，其發(fā)展有能力引起電子技術的重大革新?？刂齐娐?需要以 單片集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 為核心設計 ， 通過 生成兩路 PWM 信號來分別控制兩對 IGBT 管 ；驅動電路是選用 具有電氣隔離 的 集成驅動芯片M57962L；保護電路選 用雙 D 觸發(fā)器 CD4013。 PWM 控制的方法 可以分為三種，即調制 法、計算法以及 跟蹤控制法。在本設計中，采用了雙極性 PWM 調制技術。 圖 21 總體框圖 圖中 各部分功能 如下 ： 整流電路： 把交流電源轉換成直流電源。 控制電路： 控制電路是為逆變電路產生 SPWM 信號。 整流電路 整流電路的 主要功用是把交流電源轉變成直流電源。 此部分 的電路結構簡單、操作 可靠 ,其性能 也滿足課題的需要，因而 采用橋式整流電路。四只整流 的二極管組接 成 電橋 的 形式，故稱橋式整流 [3]。 流 經 過每個 整流二極管的平均電流是 ： ID=IL/2= U2/RL,每 一 個