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电力电子应用课程设计 课题： 1kw电压电流瞬时值反馈的单相逆变 器仿真研究 班级 学号 姓名 专业 系别 指导教师 淮阴工学院 电气工程系 2013年3月 1kW电压电流瞬时值反馈的单相逆变器仿真研究 一、设计目的： (1) 加深理解SPWM单相逆变器工作原理及分析工作模态； (2) 掌握SPWM逆变器控制信号发生的方法； （3）熟悉稳定逆变器输出电压的电压电流瞬时值反馈方法； （4）应用MATLAB仿真软件中simulink工具箱建立仿真模型。 二、技术要求: 输入：380V直流. 输出：220V/4.56A 要求：建立单相SPWM逆变器闭环仿真模型，并考察不同负载输出电压的调整率以检验系统闭环性能是否达标。 单相逆变器SPWM调制技术的仿真 单相逆变器SPWM调制电路的基本结构图 单相桥式逆变器有个带反并联续流二极管的IGBT组成，分别为VT1~VT，直流侧由两个串联电容，他们共同提供直流电压Ud，负载为阻感负载，调制电路分别由相交流正弦调制波形和三角载波组成，其中三角载波和正弦调制波的幅值和频率之比分别被称为调制度和载波频率，这是SPWM调制中的两个重要参数。三角载波和正弦调制波相互调制产生路脉冲信号分别给六个IGBT提供触发信号。 在电路中输入为3 V 直流，输出为220 V输出功率为P= W。 ⑴ 并联电容的选取 ⑵ L C滤波器值的确定 ⑶ 调制比M 2、单相逆变器SPWM调制电路的工作模态 ⑴阻性负载 图2 正半周期 负半周期 ⑵感性负载 图3 感性负载的输出波形相对于阻性负载滞后。 ⑶ 容性负载 图4 容性负载的输出波形相对于阻性负载超前。 电力电子电路Simulink仿真及其特点 电力电子电路的Simulink仿真流程如下： 数学建模阶段：将实际对象的动态特性用微分方程、传递函数、状态方程或结构图等方式描述出来。 　　模型转换阶段：在Matlab环境下选择仿真算法将数学模型转化成能被计算机接受的离散化模型，即仿真模型。建立模型后，设定每个模块参数。 　　运行仿真阶段：在Simulink环境下设置仿真参数，包括仿真时间，仿真步长，误差值等，采取快速仿真算法，既能达到实时仿真的目的，又能满足一定的精度要求。 　　分析仿真结果：使用Scopes可以观察仿真结果。并且能在仿真运行过程中随时改变参数，观察变化情况。 具有以下特点： （1）仿真研究方法简单、灵活、多样。该仿真实验在仿真时还可以任意参数调整，体现了仿真研究和数学的方便性和灵活性。 （2）仿真结果直观。通过仿真研究可以得到有关系统设计的大量、充分而且直观的曲线与数据，方便对系统进行分析、改进。 开环控制的仿真 如图5，直接把控制信号加在主电路上而不加入反馈环节，则是SPWM 开环逆变系统。开环系统的经过LC 滤波器后，一周期的输出电压波形见图6。 图5图6开环输出电压波形 闭环控制的仿真 1、如图7，对电压电流进行采样，与正弦波一起经过PID调节器，并比较做差，然后进入驱动电路，形成闭环回路。 图7 图8 闭环输出电压波形 工作原理：上图是一个单相的SPWM逆变器闭环仿真模型，380V的直流电压加在电力电子仿真桥上，通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，再通过R、C滤波器到负载，使负载的输出为稳定的正弦波。 在这过程中需要有驱动信号，如图所示，驱动信号是由双极性倍频调制电路形成的。正弦波作为输入量，与主电路的电压、电流一起比较做差，并经过PID调节，和三角波同时输入到驱动电路。然后MUX模块将多路信号集成一束，送到电力电子仿真桥，从而形成一个闭环回路，电压的反馈量使得输出电压变得稳定。