单相桥式PWM逆变电路 2.docVIP

单相全桥逆变电路 ——过程分析与仿真 学院：电气工程学院 班级：电自卓越111班 组员：康宁 李健 方浩 刘文娣  目录 摘要.................................第3页 2.关键词...............................第3页 3.问题描述.............................第4页 4.分析计算.............................第5-7页 5.仿真分析.............................第8-13页 6.结论.................................第14页 7.心得体会.............................第14页 8.参考文献.............................第18页 摘要 逆变电路的应用十分广泛，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。在我们学习电力电子的最后阶段，为了更加深入的理解与掌握逆变电电路及PWM控制技术，现针对单相VSI与PWM控制逆变分别进行研究、仿真、分析。 关键词： 单相电压型逆变电路(VSI) PWM控制 极性控制方式 Simulink仿真 频谱分析 1.问题描述 对图1.1单相全桥逆变电路进行分析，其中Ud=600V,R=10Ω，L=0.1H，根据该电路所给参数回答下列问题： （1）电路采用180度导电方式，控制周期TC=20mS，求、，并给出其频谱分布。 （2）采用SPWM导电方式，fs=5000Hz，unef=220sin（100πt）,求、及其频谱分布。 2.分析计算 2.1基本原理 针对问题（1）： 单相全桥逆变电路的基本原理：主要由对角两组桥臂180°交替导通的控制方式，通过电压变向实现电流方向的交变（二极管在阻感负载时起续流作用）。分析计算时，我们将电路分作两个状态，即如图示： 图1.1单相逆变电 (1)负载端加正向电压；(2)负载端加正向电压；两状态都可以列出一阶微分 稳态后电流连续 且由以上可以推测则 推得： 带入数据解得稳态后电流初值为 则计算得到稳定后一个周期内 接着对傅里叶分解进行谐波分析，因其是方波分解成 所以基波有效值为电压谐波总畸变率为 可以看出电压谐波分量很大，那么电流中也一定含有大量谐波。所以电压型逆变电路结构简单，方便可靠。但若想要在波形上与正弦电压得到更加接近，我们就可以考虑PWM控制逆变。 针对问题（2）： 单相桥式PWM逆变电路的基本原理： PWM调制电路图 在采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 PWM波形和正弦半波是等效的。图2-1用PWM波代替正弦半波 a）正弦半波 b）脉冲序列 单相桥式PWM逆变电路的控制方法有计算法与调制法两种。但计算法所需时间长，即使采用规则采样法，计算能力不足时难以快速反应信号波，于是实际中多采用调制法，它的神奇之处在于自然采样法，只要有三角波这把量尺，自然的就为不同信号波“量身定做”它的脉冲序列。 (1)单极调制法 图2-2 单极性PWM控制方式波形 负载为阻感负载时，工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）在和的交点时刻控制IGBT的通断 波形见图 (2)双极调的半个周期内，+三角载波不再是单极性，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。在的一个周期内，输出的PWM波只有两种电平不像单极性控制时还有零电平。在的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。即当时导通，以关断，，关断，导通。波图件图2-3。 图2-3双极性PWM控制方式波形 另外PWM调制有载波比、调制度两个控制参数在之后的仿真中具体介绍。 仿真分析 单相VSI 首先我们用Simulink搭建仿真模型，值得注意的是在仿真的运行设置不是常用的Ode45，由于用到了IGBT，而在用微分方程描述的一个变化过程中，若往往又包含着多个相互 作用但变化速度相差十分悬殊的子过程，这样一类过程就认为具有“刚性”，包括IGBT的仿真属“刚性问题”。所以这里应设置为Ode15s(Stiff/NDF