單相逆變電源matlab仿真研究(編輯修改稿)
2025-07-18 23:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 要采用升壓變壓器即可。逆變采用PWM逆變電路，采用SPWM作為調(diào)制信號，輸出PWM波形，經(jīng)過濾波電路后再進(jìn)行升壓即可以得到220V的單相交流電。系統(tǒng)總體框圖如圖21所示。并通過Simulink進(jìn)行仿真。單相逆變電路100V DCPWM波濾波電路升壓變壓器 ACSPWM調(diào)制信號220V AC圖21 系統(tǒng)總體框圖 所以整體電路圖如下圖22所示：圖22單相橋式電源整體電路圖3部分電路設(shè)計(jì) 由圖22可知，單相逆變電源電路由單相橋式PWM逆變電路、升壓變壓電路、濾波電路等三部分組成。七個部分的設(shè)計(jì)及原理如下。本次課程設(shè)計(jì)要求逆變器輸出的是一個正弦交流電壓波形，可以把一個正弦半波分作N等份，就可以把正弦半波看成是由N個彼此相連的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度相同，但幅值不等，且脈沖頂部是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積相等，所得到的脈沖序列就是SPWM波形。同樣，正弦波的負(fù)半周也可用相同的方法來等效。它們都是基于面積等效原理。在此課設(shè)中的一系列脈沖波形就是所期望的逆變器輸出SPWM波形。由于各脈沖的幅值相等，所以逆變器可由恒定的直流電源供電。當(dāng)逆變器各開關(guān)器件都是在理想狀態(tài)下工作時，驅(qū)動相應(yīng)的各個IGBT的信號也應(yīng)為與形狀相似的一系列脈沖波形。如下圖31所示。圖31PWM控制原理圖單相橋式PWM逆變電路具體電路圖如下圖32所示，電壓型全橋逆變電路可看成由兩個半橋電路組合而成，共4個橋臂，橋臂1和4為一對，橋臂2和3為另一對，成對橋臂同時導(dǎo)通，兩對交替各導(dǎo)通。該電路采用PWM控制技術(shù)，設(shè)調(diào)制信號ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在ur的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。在ur和uc的交點(diǎn)時刻控制IGBT的通斷。在ur的正半周，V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)，當(dāng)uruc時使V4導(dǎo)通，V3關(guān)斷，u0=Ud；當(dāng)uruc時使V4關(guān)斷，V3導(dǎo)通，u0=0。在ur的負(fù)半周期，V1保持?jǐn)鄳B(tài)，V2保持通態(tài)，當(dāng)uruc時使V3導(dǎo)通，V4關(guān)斷，u0= Ud； 當(dāng)uruc時使V3關(guān)斷，V4導(dǎo)通 ,u0=0，這樣就得到SPWM波形u0。像這種在ur的半個周期內(nèi)三角波載波只在正極性或負(fù)極性一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的PWM波形也只在單個極性范圍變化的控制方式稱為單極性PWM控制方式。通過調(diào)制電路來控制各IGBT的通斷從而獲得交流波形。圖32單相橋式PWM逆變電路 對電壓波形進(jìn)行定量分析將幅值為Uo的矩形波展開成傅里葉級數(shù)，得其中基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1分別為 升壓變壓電路要得到220V的交流電，必須在輸出量較小的逆變電路后加一個升壓電路，在此可以將逆變電路的輸出側(cè)接到升壓變壓器的輸入端，通過修改變壓器的參數(shù)就可以得到所需要的交流電壓。升壓變壓器如圖33所示。圖33升壓變壓器 濾波電路 根據(jù)SPWM信號特點(diǎn)：開關(guān)頻率往往高于基波頻率很多倍；開關(guān)頻率的諧波含量很大。因此，濾波器對通帶平坦度和阻帶衰減速度都有較高的要求。綜合指標(biāo)較好的濾波器應(yīng)該是采用通帶內(nèi)有最大平坦響應(yīng)的巴特沃斯低通濾波器，通過增加階數(shù)來提高阻帶衰減速度。SPWM信號較多的出現(xiàn)在變頻器輸出，變頻器輸出信號電壓高、電流大，不能采用有源濾波器，一般采用簡單的LC低通濾波器。LC低通濾波器的電路圖如下圖34所示。圖34 RLC低通濾波器4 仿真建模對于本次課程設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)的總體框圖，可將其分為單相橋式PWM逆變電路（含濾波電路）和變壓器升壓電路兩部分，下面分別對其進(jìn)行仿真建模。4．1 Simulink仿真環(huán)境Matlab運(yùn)算功能強(qiáng)大，計(jì)算準(zhǔn)確又快捷；同時Matlab提供的動態(tài)仿真工具Simulink可直接建立電路仿真參數(shù)，并且可以立即得到參數(shù)修改后的仿真結(jié)果，直觀性強(qiáng)，省去了編程步驟，實(shí)體圖形化模型的仿真簡單，方便，能節(jié)省設(shè)計(jì)時間與降低成本。Matlab繪制的圖形尤其準(zhǔn)確，清晰，精美。電力電子技術(shù)領(lǐng)域通常利用Matlab中的Simulink其中的電氣系統(tǒng)模塊庫（Powe
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