基于MATLAB三相方波逆变电路仿真分析
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路的状态空间分析与仿真_本科课程设计论文
在电力电子中把直流电变为交流电称为逆变。逆变电路的应用非常广泛，如在直流电源向负载供电时需要交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分也是逆变电路。本文重点根据三相电压型PWM整流器的原理和特点，对PWM控制电路进行了相应的分析，在此基础上对PWM电路后面所接的L-C滤波电路和R-L负载电路运用状态空间法建立了模型。最后采用MATLAB7.1软件搭建了相应的仿真平台，取得了较好的仿真结果。
1.2
由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N等分。然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样，由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，这种交一直一交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应为与形状相似的一系列脉冲波形，这是很容易推断出来的。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。但较为实用的办法是引用通信技术中的“调制”这一概念，以所期望的波形(在这里是正弦波)作为调制波(Modulation Wave )，而受它调制的信号称为载波(Carrier Wave )。在SPWM中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断，即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲，这正是SPWM所需要的结果。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。
基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
基于matlab 的三相桥式PWM 逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1. 深入理解三相桥式 PWM 逆变电路的工作原理。
2. 使用 simulink 和 simpowersystem 工具箱搭建三相桥式 PWM 逆变电路的仿真框图.3. 观察在 PWM 控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。
4. 分别改变三角波的频率和正弦波的幅值, 观察电路的频谱图并进行谐波分析。
三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍BSi∏* WIVt正弦波， 电路常用到的正弦信号模 块，双击图标,在弹出的窗 口中调整相关参数。
其信号 生成方式有两种：Time based 和SamPle based .OKCancelHelPI,J3. E E 示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在 一个坐标轴中显示。
2.锯齿波发RePeat ing j t able (mask)OIItPUt 炷 repeating SeQUeTlCe Of niunbers SPeCified Ln a IabIe Of I IJH 亡-ValiL 亡 pairs. VaItLeS □f tiinft ShOUIti be JilorL OtoniCalIy IrLCrea≤in⅛ ・生器，产生一个时基和高度 可调的锯齿波序列。
⅞⅛ SOUrCe BlCCk Parameter^r RePtating SeqUtnCeS-ErqU-⅞-π茜ParaJiieterETinIe ValUftEiFUnCtiOn BloCk P ⅛ramet 亡rm ： RelatianaI OPeratOr 屋Relational OperatorAPPl ie≡ the selected re IatLOIlaI OlPerator to t h.E inpu Ieft ） input 79xreΞpQΓL^ j ζ□ the it st Qp ⅞Eand ・Main Si SnaI Attr ibu ，t e S Kelatianal OPeratclr ：∖-∣ 。
基于MATLAB的三相矩阵变换器的建模与仿真分析
与其它变频电路相比，矩阵式变频电路具有以下特点：１）输出电压为正弦波，输出频率不受电网频率的限制。
２）输入电流也可控制为正弦波且和电压同相，功率因素为１，也可控制为需要的功率因素。
３）能量可双向流动，适用于交流电动机的四象限运行。
４）没有中间的直流环节，效率较高。
５）可现实频率、幅值、功率因素等的独立控制。
常用的三相矩阵拓扑结构如图１所示。
２ 矩阵式变换器的基本原理对三相交流电压ｅα、ｅｂ、ｅｃ进行ＰＷＭ控制，假定开关频率足够高，则其输出电压Ｖα、Ｖｂ、Ｖｃ为： （１）其中Ｔｃ为一个开关周期，ｔ１、ｔ２、ｔ３等为一个开关时间内的导通时间。
其中ｔ１１＋ｔ１２＋ｔ１３＝Ｔｃ （２）即矩阵的每行时间和为Ｔｃ。
基于ＭＡＴＬＡＢ的三相矩阵变换器的建模与仿真分析王田 钱平 上海应用技术学院电力电子与电力传动 ２００２３５１ 引言近年来，出现了一种新颖的矩阵式变频电路，这种电路是直接变频电路，控制方式不是相控而是斩控方式。
由于其具有诸多理想特性成为国内外研究的热点之一。
这里我们把称为调制矩阵，并记作为Ｔ。
因此我们可以把（１）式缩写为：Ｖ＝Ｔ＊ｅ （３）根据阻感负载电流具有电流源的性质，负载电流的大小是由负载的需要决定的，在矩阵式变频电路中，９个开关的通断情况确定后，即Ｔ矩阵中各元素确定后，输入电流电流和输出电流的关系也就确定了。
实际上，其输出电流与输入电流的关系如下式： （４）可缩写为： （５）其中指输入电流矩阵，为输出电流矩阵。
为调制矩阵的转置矩阵。
对一个实际系统来说，输入电压和所需要的输出电流是已知的。
设其分别为 （６）图１ 矩阵变换器的拓扑结构图２ 双向开关封装前后图 （７）图５ 负载三相电压与电流图６ ＰＷＭ控制图图４ 矩阵变换器的三相仿真图图３ 一组双向开关封装前后图其中Ｕｉｍ、Ｉｏｍ为输入电压和输出电流的幅值；ωｉ、ωｏ为输入电压和输出电流的角频率；φｏ为相应于输出频率的负载阻抗角，这样希望的输出电压和输入电流就分别为：（８）（９）能够求得式（８）和（９）的调制矩阵Ｔ，就可得到式中所希望的输出电压和输入电流。
三相逆变电源的在Matlab中的仿真设计
三相逆变电源的在Matlab中的仿真设计摘要:本文采用MATLAB搭建仿真系统对变频电源进行系统分析。
基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证，调节器件参数比较仿真结果。
1. 引言由于计算机技术的迅速发展和广泛应用，数学模型的应用和仿真越来越普遍。
本文研究背景及意义于在MATLAB中提供了Simulink和Power Systerm Blockset工具箱，拥有一种很方便的建模环境，用户不用直接编写程序，而是通过交互命令方式建立、修改和调试模型，给电力电子技术中的各种电路的仿真提供了有利的条件，简化了仿真建模。
电力系统工具箱(Power System Blockset)，如图1-1 Block Library。
图1-1 Block Library2. MATLAB在变频器中应用及仿真框图2.1仿真框图的设计变频电源主要结构分为以下几个部分。
1. 整流器，它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。
2. 中间电路，有以下三种作用：a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。
b.通过开关电源为各个控制线路供电。
c.可以配置滤波或保护装置以提高变频电源性能。
3. 逆变器，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。
4. 控制电路，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。
图2-1为三相变频电源的仿真电路。
在仿真电路图中，双击元件，可得到各元件的属性设置。
改变各项的值，运行并通过示波器来显示各个量的变化，以便比较和研究。
在仿真环境中，用户通过简单的鼠标操作就可建立起直观的系统模型并进行仿真，能有机地将理论研究和工程实践结合在一起。
图2-1 三相变频电源的仿真电路整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接与实际的主电路相似，其中主要包括：整流环节，直流环节，逆变环节，PI调节器、坐标变换模块、SPWM产生环节。
这些元件都设置有对话框，用户可以方便的选择元件类型和设置参数。
基于matlab下的spwm三相桥式逆变电路
基于MATLAB 下的SPWM 三相桥式逆变电路理论补充：逆变器工作原理：整个实验在三相桥式逆变电路下进行，如下图1，电感电阻性负载，A 、B 、C 相的上下桥臂轮流导通。
当1VT 导通，4VT 截止时，a 点电位位Ud/2；当4VT 导通，1VT 截止时，a 点电位位-Ud/2。
同理可得b 、c 点的电位。
通过控制六个管子的导通时间，达到逆变效果。
图1 实验主电路PWM 是六个VT 管子的触发信号，此信号是通过调制信号（即正弦波）和载波（三角波）的比较得到的，分析1VT 管的通断情况：当正弦波r u 比三角载波c u 大的时候比较器输出1，1VT 导通，否则，比较器输出0，1VT 关断。
同理4VT 导通情况只要与1VT 反相即可。
图2 PWM 波生成原理简图仿真：1.主电路模块搭建：如图3，输入直流电压源大小V U d 250=，输入部分为三相对称电感、电阻性负载，作星形连接，电阻取值大小为Ω=2R ，电感取值mH L 01.0=。
图3 SPWM 三相桥式逆变仿真电路Universal Bridge 元器件说明图4 Universal Bridge 模块和通用桥展开图Universal Bridge 模块的中文名是通用桥模块，它有1个桥臂、2个桥臂和3个桥臂的选择。
它的三个桥臂的展开图如下图4所示，当六列PWM 信号输入通用桥的g 端口时，通用桥会自动分配每一列的信号给每一个管子，控制该管子的开闭。
其输入的顺序是，第一列信号输入到1VT ，第二列信号输入到4VT ，第三列信号输入到3VT ，第四列信号输入到6VT ，第五列信号输入到5VT ，第六列信号输入到2VT 。
2.SPWM 生成模块由图2可知，当调制信号的正弦波r u 大于三角载波c u 时，逆变器输出高电平，否则，输出低电平，可设计如图5触发电路，以A 相电路上下桥臂为例。
图5SPWM中A相的上下桥臂的输入信号图5中用了两个逻辑比较器Relational Operator来比较两列输入波形的大小，Relational Operator的工作原理是，符合图中逻辑关系时，输出1；反之，输出0。
基于SVPWM三相逆变器在MATLAB下的仿真研究.doc
基于SVPWM 三相逆变器在MATLAB 下的仿真研究摘要：介绍了电压空间矢量脉宽调制控制算法的基本概念; 并简要介绍了利用多种实际矢量合成所需电压矢量的方法及具体的实现算法; 最后,利用 Matlab 的 Simulink 工具箱,建立了SVPWM 逆变器的仿真模型,通过仿真波形可知,该算法是正确的,并分析了逆变器输出的交流电压和电流的谐波。
关键词：SVPWM 、Simulink 、三相逆变器0 引 言电压空间矢量脉宽调制( Space Vector PWM,SVPWM) 控制技术,也称作磁链跟踪控制技术,它是从控制交流电动机的角度出发,最终目的是在电动机气隙空间形成旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。
空间矢量脉宽调制方法依附其优越的性能指标、易于数字化实现等优点,自提出以来就成为研究的热点,不仅可以应用在各种交流电气传动系统中,而且在电力系统功率因数的调节以及各种利用清洁能源发电的分布式发电系统中都有很好的应用前景。
1 SVPWM 逆变器的原理1.1 电压空间矢量电压空间矢量是研究交流电动机三相电压与电动机旋转磁场关系而提出的虚构物理量。
在空间按 120°对称分布的三相电机定子绕组上施加三相对称电压()1)32sin()32sin(sin ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=-==πωπωωt U u t U u t U u m c m b m a在定子绕组中即产生定子电流和磁通。
对单个绕组而言,产生的磁通是脉振的,它仅在固定的绕组轴线位置上有大小和方向的变化,但是在三相绕组的配合作用下,在电机的气隙中就产生了合成的旋转磁场。
电压和电流是时间变量,并没有空间的概念,但是电动机三相绕组产生的旋转磁场是空间和时间的变量,它的大小和空间位置随时间变化,一般以矢量表示。
时空变化的旋转磁场由三相电压产生,为了描述三相电压与电动机旋转磁场的关系,提出了电压空间矢量的概念。
电压空间矢量反映了三相电压综合作用的效果,三相电压与电压空间矢量的关系由 Park 变换来表示:)2()(322401200 j C j B j S e u e u e u u A ++=式中,u s 为电压空间矢量,u A 、u B 、u C 为三相相电压,2/3为变换系数,指数项表示了三相绕组的空间位置。
电压源三相方波逆变电路的仿真建模
电压源三相方波逆变电路的仿真建模
以下是一个简单的电压源三相方波逆变电路的仿真建模示例，使用的仿真软件为Matlab Simulink。
由于无法引用真实名称，所以我们使用V1、V2、V3来代替三个电源。
1. 打开Matlab Simulink软件，创建一个新的模型。
2. 将一个三相方波信号源(Voltage Source) V1 添加到模型中，并设置其参数，如设置幅值为300V、频率为50Hz。
5. 添加一个三相逆变电路(Three Phase Inverter)模块到模型中，并将V1、V2、V3分别连接到逆变电路的三个输入端口。
6. 在逆变电路模块上设置其他参数，如开关频率、载荷电阻等。
7. 添加一个Scope模块到模型中，将逆变电路的输出信号连接到Scope模块的输入端口。
8.设置仿真时间和其他相关参数。
9. 运行仿真，并观察Scope模块中的输出波形。
10. 可根据需要对模型参数进行调整，如改变方波信号的幅值、频率等。
请注意，以上步骤只是一个示例，实际的电路仿真建模可能需要更复杂的参数设置，并根据具体电路的要求进行调整。
基于MATLAB的三相桥式电压型逆变电路仿真与分析
基于MATLAB的三相桥式电压型逆变电路仿真与分析作者：周泽蒲彩霞张坤方玮来源：《科学与财富》2018年第32期摘要：如今伴随着分布式电网的迅速发展，并网逆变器作为供电部门与电网连接的核心环节，其研究和使用也愈发的重要，其性能也直接决定了发电系统并网的质量。
本文介绍了一种基于MATLAB软件搭建三相逆变器仿真的实验过程，其中主要包含了对主电路工作原理的分析、控制电路的设计与调整、以及对最终的输出效果的分析。
关键字：MATLAB、三相逆变、SPWM调制、并网0 引言本项目主要利用MATLAB软件中的Simulink元件库和SimPowerSystems元件库中的元件。
设计中，我们能结合自身需求调用其中相应功能的模块或函数，用搭积木的方式，将各模块按要求以框图流程的形式连接起来，构成所需的控制系统模型；然后利用其中的测量与显示等模块便可以测量电路各环节的电路参数[1]。
主要结合电力电子技术、自动控制原理等科目所学知识，设计搭建了一个可实现并网的三相逆变电路模型。
其中主要应用了SPWM脉宽调制技术、PI控制器的实际应用、三相逆变主电路工作原理等重点知识。
1 系统拓扑结构为了满足并网要求主电路选为三相桥式电压型逆变电路；为了实现谐波含量低，相位偏差小等逆变要求选用SPWM脉宽调制技术；为了减小系统的静差达到较好的稳定输出效果选用PI调节器作为反馈环节的信号处理器[2]。
控制电路的设计思路是采用各相对各相，输入期望值相间相位互差120°的方式来进行控制。
即对于A相而言，仅采集其负载支路的相电流来与电网标准的正弦信号相比较得偏差ΔI 信号；对其进一步处理产生两路相位完全互补的PWM触发信号，来控制逆变桥中A相对应的上下两开关管的导通与关断。
B、C作相应处理[3]。
其具体工作流程如图1所示。
其中各环节的参数及工作要求如表1所示：2 系统工作原理主电路换相方式为纵向换流，开关顺序如表2所示。
由于是采用的IGBT全控型器件故其控制方式为脉宽触发的斩控式[2]。
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路.doc
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路交流调速系统课程设计题目：三相桥式SPWM逆变器的仿真设计班级：0 姓名：学号：指导老师：目录摘要………………………………………………………………2关键词……………………………………………………………2绪论………………………………………………………………2三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求………………………3SPWM逆变器的工作原理………………………………………3 1 工作原理…………………………………………………5 2 控制方式…………………………………………………6 3 正弦脉宽调制的算法……………………………………9MATlAB仿真设计………………………………………………12硬件实验…………………………………………………………19实验总结…………………………………………………………23附录Matab 简介………………………………………………24参考文献…………………………………………………………24三相桥式SPWM逆变电路设计摘要：随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。
对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。
因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。
在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。
该调制方法的最大缺点是它的6个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。
本实验针对正弦波输出变压变频电源SPWM调制方式及数字化控制策略进行了研究，以SG3525为主控芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。
关键词：逆变器SPWM逆变器的工作原理正弦脉宽调制的调制算法单极性正弦脉宽调制双极性正弦脉宽调制自然采样法规则采样法双极性正弦波等面积法一、绪论正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源EPS ( EmergencePower Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新,特别是以绝缘栅极双极型晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现,大大简化了正弦逆变电源的换相问题,为各种PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制.电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断- 三相桥式SPWM逆变器的仿真设计班级：0 姓名：学号：指导老师：目录摘要………………………………………………………………2关键词……………………………………………………………2绪论………………………………………………………………2三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求………………………3SPWM逆变器的工作原理………………………………………3 1 工作原理…………………………………………………5 2 控制方式…………………………………………………6 3 正弦脉宽调制的算法……………………………………9MATlAB仿真设计………………………………………………12硬件实验…………………………………………………………19实验总结…………………………………………………………23附录Matab 简介………………………………………………24参考文献…………………………………………………………24三相桥式SPWM逆变电路设计摘要：随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。
我的三相逆变器Matlab仿真研究
三相逆变器Matlab仿真研究1方案选择1.1 课程设计要求本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究，输入直流电压为110V，输出为220V三相交流电，建立三相逆变器Matlab仿真模型,进行仿真实验，得到三相交流电波形。
1.2 实现方案确定由于要求的输出为220V,50HZ三相交流电，显然不能直接由输入的110V直流电逆变产生，需将输入的110V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。
根据课本所学的，可以采用升压斩波电路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路，将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得到三相交流电，同时采用SPWM 控制技术，使其频率为50HZ。
斩波电路有脉冲宽度调制、频率调制和混合型三种控制方式。
在此使用第一种控制方式，这种方式也是应用最多的方法。
通过控制开关器件的通断实现电能的储存和释放过程，输出信号为方波，调节脉宽可以控制输出的电压的大小。
根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。
这里的逆变电路属电压型。
PWM控制方式有两种，一种是在调制波的半个周期内三角载波只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围变化的单极性PWM控制方式，另一种是双极性控制方式，其在调制波的半个周期内三角载波不再是一种极性，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。
对于三相桥式PWM逆变电路，一般采用双极性控制方式。
该电路的输出含有谐波，滤波电路采用RLC滤波电路。
直流斩波电路采用PWM斩波控制，输出的方波经过滤波电路后变为直流电送往逆变电路。
逆变采用PWM逆变电路，采用SPWM作为调制信号，输出PWM波形，再经过滤波电路得到220V、50Hz三相交流电，系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图2各模块原理2.1 升压斩波电路升压斩波电路如下图2所示。
假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I 1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压u o 为恒值，记为U o 。
基于Matlab／Simulink有源逆变电路的仿真
２ 逆变 电路的 建模 与仿真
２ １ Ｍａａ／ ｉｕｎ ． ｔｈ Ｓ ｎｌｋ简介 ｌ ｉ ｉ Ｍ ｔ ｂ是美 国 Ｍａ ｒｓ 司 ２ ａａ ｌ ｔ Ｗｏｋ 公 ｈ ０世纪 ８ ｏ年代 推 出的一
ｕ
图 １ 三相半波有源逆变电路
１ 有源 逆变 电路 工作 原理
三相半 波逆 变 电路原 理图 如图 １所示 。 实现有 源逆 要 变 ， 须 同时满 足两个条 件 ： 整流 电路的移相 控制 角 ａ＞ 必 ①
７２② 电路中存在直流 电动势 ， 性须和晶闸管的导通 方 ｕ ｒ ； ／ 其极
向一致 ， 其值应大于整流 电路 直流 侧 的平 均 电压。 此时 ， 出 输
０ ０１ Ｌ ．ｏｎ、恤＝０ ５ Ｈ、 ｆ Ｖ ＝１１、 。 ．ｅ ６ ； ．ｍ Ｖ ＝０ 、 ０２Ｃ ＝４７ 一０ Ｆ
（） ４ 打开连接模块组 ， 复制两个 Ｔ型接头 ， 将三个 晶闸管接成共 阴极形式 ； （） ５ 打开元件模块组 ， 复制一个 串联 Ｒ Ｃ元件模块到 ｙ． Ｌ ｙｂ模型 中作为负载 ， 打开参数设置对话 框 ， 置参数为 ： 设 Ｒ＝
Ｊｎ．０ ８ ａ ２ ０
文章编号 ：６１ ９６ （０８０ — ０３ ０ １ — ６２ ２０ ）１ ０ １ — ３ ７
基 于 Ｍａ ａ／ ｉｕｉｋ有 源逆 变 电路 的仿 真 ｔｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ
王 辉 ， 胡 氢
（ 平顶 山工 学院 电气与 电子 工程 系， 南 平顶 山 ４７０） 河 ６０１
１ ４
平顶山工学 院学报
２０ 年 １ ０８ 月
（） ２ 打开电源模块组 ， 分别复制三个交流电压源 到 ｙｎ 模型 中， ｙｂ 重命名为 ｕ 、 ｂ ｕ 。打开参数设 置对话框 ， ａＵ 、 ｃ 按三相 对称 电源要求设 置参数 （ ：１０ 、＝５Ｈ 、 ｕ ０ Ｖ ｆ ０ ｚ初相位依 次为 、 ２￣１ ） 一１０ 、２ ； （） ３打开 电力 电子模 块组 ， 复制三个 晶闸管模块 ， 分别命名为 Ｔ ｙ ｓｒＴ ｙｉｏ 、 ｓ ｒ， ｈｒｔ 、ｎｒｔｌ ￣ ｔ２ 设置 晶闸管参 数为 ： ｍ＝ ｉｏ ｓｒ ｏ Ｒ
基于MATLAB的三相变压器仿真建模与特性分析
变 压 器 是 电力 系 统 的 重 要 组 成 部 分 ．它 的 电磁 特 性 影 响 着 整个 电力 系统 的性 能 和 正 常 运行 变压 器铁 心饱 和 状 态 的 研 究 是 变 压 器 分 析 故 障 的 关 键 ．因 此 考 虑 铁 心 饱 和 特 性 的变 压 器仿 真模 型 的建立 与特 性分 析十分 必要 ．并 给 变压 器设 计 以 及 变压 器继 电保 护装 置提 供可靠 的参 考依 据 ．具有 重 要意 义 。
一 、 二 次 绕 组 磁 链 的 端 电压 方 程 为 ：
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磁 链 的 饱 和 值 和非 饱 和 值 的关 系 及 饱 和 值表 达式 ：
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一 三 相 变 压 器 数 学 建 模 、
为 了 对 变 压 器 的 非 线 性 特 性 的 各 种 状 态 进 行 较 准 确 的 数 字 仿 真 ．本 设 计 对 三 相 双 绕 组 变 压 器 模 型 采 用 一 、二 次 侧 绕 组 磁 链 作 为状 态 变 量 ．考 虑 铁 心 饱 和 因素 。建 立 了 一 种 仿 真 模 型
根据matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1.深入理解三相桥式PWM逆变电路的工作原理。
2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建三相桥式PWM 逆变电路的仿真框图。
3.观察在PWM控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。
4.分别改变三角波的频率和正弦波的幅值，观察电路的频谱图并进行谐波分析。
三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍1. 正弦波，电路常用到的正弦信号模块，双击图标，在弹出的窗口中调整相关参数。
其信号生成方式有两种：Timebased和Sample based。
2. 锯齿波发生器，产生一个时基和高度可调的锯齿波序列。
块可以接受多个输入信号，3. 示波器，其模每个端口的输入信号都将在一个坐标轴中显示。
4. 关系运算符，<、>、=等运算。
源，提供一个直流电源。
5. 直流电压6. 三相RLC串联电路，电阻、电感、电容串联的三相电路，单位欧姆、亨利、法拉。
7. 电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。
8. 多路测量仪，可以接收该需要测模块的电压、电流或电压电流信号并输出。
9. IGBT/二极管，带续流二极管的IGBT模型.10 为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.六、实验原理三相桥式PWM逆变电路图1-1如下：图1-1三相桥式PWM逆变电路图三相桥式PWM逆变电路波形七、仿真实验内容三相桥式PWM逆变电路仿真框如图1-2所示：图1-2 三相桥式PWM逆变电路仿真框图仿真参数设置如下：三角波参数如图1-3所示：载波频率f=1kHz,周期T=1e-3s,幅值Ur=1V.图1-3三角波参数图正弦波参数，正弦信号A/B/C相位差为120，分别为0、2*pi/3、-2*pi/3，幅值都为1，如图1-4、1-5、1-6所示。
基于MATLAB的三相SPWM逆变电路与Dead time 对其影响的仿真
基于MATLAB的三相SPWM逆变电路与Dead time 对其影响的仿真电子信息工程学院通信工程二班顾问 2012214485一、MATLAB与Simulink简介MATLAB程序设计语言是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出的高性能数值计算软件。
该公司经过三十年的开发、扩充、不断完善与更新换代，MATLAB已经发展成适合多学科切功能特别强、特别全的大型软件。
Simulink是MATLAB的一个附加组件，为用户提供了一个建模与仿真的工作平台。
由于它的许多功能都是必须基于MATLAB环境下运行的，因此也有人将其称之为MATLAB的一个工具箱。
它能够实现动态系统建模与仿真的环境集成，且可以根据设计及使用的要求，对系统进行修改与优化，以提高系统工作的性能，实现高效开发系统的目的。
二、三相SPWM逆变电路三相PWM 逆变器主电路 三相SPWM 逆变电路中，载波信号c u 仍为对称三角波，幅值为cm U ，频率为c f ，调制信号为三相正弦波sa u 、sb u 与sm u ，幅值为sm U ，频率为s f ，对于a 相桥臂,当sa u >c u 时，S1导通S4关断，当sa u <c u 时，S4导通S1关断，b 相和c 相类似。
下图为载波比p=3时的三相SPWM 逆变电路基本波形输出电压的谐波集中分布在s s k np k ωωω)(n c ±=±处，其中n=1,3,5,…时，k=3(2m-1)±1,m=1,2,3,…n=2,4,6,…时，k=6m+1,m=0,1,2,…,或k=6m-1,m=1,2,3,…所以，在载波频率的整数倍处的高次谐波不再存在。
SPWM的谐波分布一组一组集中分布于载波频率的整数倍频率两侧，且在每一组谐波中，随着k的增大，谐波值通常逐渐减小。
三、三相SPWM半桥逆变电路的仿真在仿真在Simpowersystems的“Electrical Sources”库中选择电压源模块，直流电压设置为530V，选择“Universal Bridge”模块，在对话框中选择桥臂数为3，构成三相半桥电路，开关器件选择带反并联二极管的IGBT，三相串联RLC负载模块选择Y型连接，设定额定电压为413V，额定功率为50Hz,有功为1kW,感性无功为500Var,SPWM控制信号由Simpowersystems中的“Discrete PWM Generator”产生，选择三桥臂六脉冲模式。
基于MATLAB的逆变电源的仿真分析与开发
基于MATLAB的逆变电源的仿真分析与开发摘要：逆变器能将将直流电逆变成交流电供给负载。
在设计时，可借助MATLAB进行建模、仿真，能直观、简单地分析、检验逆变器的输出频率和幅度是否达到设计要求。
关键词：逆变器建模仿真1、逆变器简介1.1逆变器的定义定义：逆变器就是能将将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载的电路，逆变器能输出近似正弦波的频率和幅度均可调节的正弦电压来。
1.2逆变器的应用①可以做成变频变压电源（VVVF），主要用于交流电动机调速。
②可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为不间断电源（UPS）。
航空机载电源、机车照明，通信等辅助电源也要用CVCF电源。
③可以做成感应加热电源，例如中频电源，高频电源等。
2、逆变电路的工作原理逆变电路如下图1-A所示。
当开关T1、T4闭合，T2、T3断开：u O=U d；当开关T1、T4断开，T2、T3闭合：u O=－U d ;当以频率f S交替切换开关T1、T4和T2、T3时，则在电阻R上获得如图1-B所示的交变电压波形，其周期Ts=1/f S，这样，就将直流电压E变成了交流电压u o。
u o含有各次谐波，如果想得到正弦波电压，则可通过滤波器滤波获得。
该图中主电路开关T1~T4，实际是各种半导体开关器件的一种理想模型。
逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）等。
3、逆变器在MATLAB中实现3.1仿真模型的建立根据逆变器的工作原理图，将四个开关T1~T4用 IGBT来替代，加上直流电压源、脉冲发生器及测量输出电压波形的示波器等模块，构成如下图2所示的仿真模型。
3.2参数设置直流电压源幅值设置为默认值100V。
四个IGBT的缓冲电阻RS和缓冲电容均设为inf。
控制IGBT1、IGBT4的脉冲发生器周期Period设置为0.001S，相位延迟Phase delay时间为0S，控制IGBT 2、IGBT3的脉冲发生器周期Period也设置为0.001S，相位延迟Phase delay时间为0.0005S，负载电阻R为100Ω。
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设计与研究本文引用格式：朱剑锋，陈立东，刘磊.基于MATLAB三相方波逆变电路仿真分析[J]. 新型工业化，2017，7（2）：72-76.DOI：10.19335/ki.2095-6649.2017.02.012基于MATLAB三相方波逆变电路仿真分析朱剑锋1，陈立东2，刘磊2（1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司，辽宁 阜新 123000）摘要：三相方波逆变电路实现直流电与直流电之间的转换，其性能优劣直接关系到电动机控制系统、新能源电能转换系统、弧焊电源系统等的输出特性。
在对三相方波逆变的结构原理和输出特性分析基础上，利用MATLAB 软件建立三相方波逆变电路仿真模型，对模型的三相相电压和三相线电压的输出特性进行仿真，并对仿真进行分析。
关键词： MATLAB；方波逆变电路；仿真Simulation and Analysis on Three-phase Square Wave Inverter Circuit Based on MATLABZHU Jian-feng1, CHEN Li-dong2, LIU Lei2(1. CCTEG Shenyang Research Institute, Fushun Liaoning 113122; 2. state grid fuxin electric power supply company, Fuxin Liaoning 123000)Abstract: Three-phase square wave inverter circuit can realize the conversion of alternating current (AC) and direct current (DC). Its performance is directly related to the output characteristics of the motor control system, new energy and electrical en-ergy conversion system, and arc welding power supply system, etc. On the basis of structure principle and output characteristic analysis of three-phase square wave inverter, the three-phase square wave inverter circuit simulation model was established with MATLAB software. In addition, the model of three phase voltage and the output of the three phase line voltage characteristics were simulated, and the simulation result was analyzed.Key words: MATLAB; Square wave inverter circuit; Simulation1 逆变系统结构逆变系统属于一种将直流电转换成交流电的装置，通过对半导体器件（IGBT、GTO等）导通与关断过程进行控制，实现直流电与交流电之间的转换[1]。
逆变系统主要由输入电路、逆变电路、输出电路、控制电路、辅助电路和保护电路组成，通过控制电路输出一定的电压脉冲，对逆变电路中的功率开关管的导通与关断进行合理控制，此时逆变电路输出为特定的谐波组合，最后经过滤波电路滤波后得到预计的电压波形，逆变系统的基本结构框图如图1所示。
Citation: ZHU Jian-feng, CHEN Li-dong, LIU Lei. Simulation and Analysis on Three-phase Square Wave Inverter Circuit Based on MATLAB[J]. The Journal of New Industrialization，2017, 7(2): 72-76.作者简介：朱剑锋（1982-），男，工程师，主要从事煤矿电气设备检验与研究工作；陈立东（1986-），男，工程师，主要从事变电设备状态管理工作；刘磊（1986-），女，工程师，主要从事变电一次设计工作输入电路逆变电路输出电路辅助电路控制电路保护电路Vin ACDC VoutVref图1 逆变系统的基本结构框图Fig.1 System block diagram of the inverter basic structure设计与研究输入电路为逆变系统提供直流电，常采用蓄电池、光伏电池及直流电网等经过滤波电路及EMC 电路后作为逆变系统的输入。
逆变电路主要有功率开关管及缓冲电路组成，分为单相方波逆变电路、三相方波逆变电路、单相PWM 逆变电路和三相SPWM 逆变电路等多种形式，不同功率逆变电路具有各自的输出特性，实际应用是根据需求选择最合适的电路结构。
控制电路的性能直接关系到逆变系统的输出特性，其根据逆变系统的需求，产生一组或多组脉冲信号经过驱动电路后驱动功率开关管的导通与关断两种状态，最终控制主电路输出端的电压得到所需波形[2-4]。
输出电路是指包括滤波电路、EMC 电路的电压波形处理电路，根据输出电压是否需要稳压可以将输出电路分为闭环系统和开环系统两种，开环系统的输出量直接由控制回路控制，闭环系统的输出量由于受反馈回路的影响而更加稳定和可靠。
辅助电路用于实现输入输出的部分芯片与控制电路之间的电平匹配和系统供电。
保护电路是指用于对系统进行常规保护和特定保护，常规保护是系统通常带有的保护项目，包括输入过压、输出过压、输入欠压、输出欠压、短路保护、过载保护、过流保护等，特定保护是指特定使用环境下设置的保护，如潮湿环境中的湿度保护、高温或低温环境下的温度保护、气压变换较大情况下的气压保护等[5]。
2 三相方波逆变电路由于电网为三相的，从配电负载平衡角度考虑，较大容量的逆变系统都采用三相结构。
三相电压型桥式电路应用比较广泛，电路原理图如图2所示，主要由直流电源和三组桥臂组成，负载为星型连接方式，采用三三通的控制方式。
当功率开关管V 1导通时，A 点与直流电源DC 的正极相连接，当功率开关管V 4导通时，A 点与直流电源DC 的负极相连接，B 、C 点的电位根据对应桥臂的功率开关管的状态决定的。
各个桥臂上下两个功率开关管的驱动脉冲互补，均为占空比为50%的方波信号，即每个开关管导通时间为180°。
三相方波逆变电路的基本波形如图3所示，在任一时刻都有三个功率开关管导通，并按照1、2、3，2、3、4，3、4、5，4、5、6，5、6、1，6、1、2的顺序依次导通，所以在一个周期内有6种导通模式。
线电压为宽度120°的方波，其正负幅值均为U d ，三个线电压之间彼此相差120°相角[6]。
以1、2、3号功率开关管导通为例，此时Z A 、Z B 负载和直流电源DC 的正端相连接，Z C 和直流电源DC 的负端相连接，故U AO =U BO =1/3Ud ，U CO =-2/3Ud ，同理可以推导出其它导电模式下逆图2 三相电压型桥式电路原理图Fig. 2 Principle diagram of three-phase voltage type bridgecircuit U g1ωt U g2U g3U g4U g5U g6ωt ωt ωt ωt ωt ωt ωt ωtU AB U BC U CA ωt ωtωt U AnU Bn Ucn 图3 三相方波逆变电路基本波形Fig. 3 Basic waveform of three-phase square wave inverter circuit设计与研究变器输出的电压波形。
利用傅里叶分析可得A相的相电压和A、B之间的线电压瞬时值分别为：（1）（2）从公式（1）、（2）可以看出：输出电压中无3的整数倍次谐波，致函更高阶次的奇数次谐波，n次谐波的幅值为基波幅值的1/n。
线电压基波幅值为：（3）当三相方波逆变电路负载为纯电阻负载时，功率开关管并联的反并联二极管均不导通，逆变器从直流母线中吸取无脉动的直流电流[7-9]。
当三相方波逆变电路负载为感性负载时，则逆变器还将于直流母线交换无功电流，直流电流脉动的频率是输出电压频率的6倍。
3 三相方波逆变电路仿真分析三相方波逆变电路输出电压谐波含量高，尤其是低次谐波成分丰富。
三相方波逆变电路输出电压的频率可以根据实际需要进行调节，但输出电压的幅值不可调节，在需要对输出电压幅值进行调节的场合通过想控整流或不可控整流后加DC-DC变换器，近而实现对输出电压幅值的有效调节。
MATLAB软件Simulink仿真平台支持多种方式时间采样建模，主要有离散采样时间、连续采样时间及两种相互混合的方式，也可以在系统的不同部分设置不同的采样速率。
Simulink具有模型方块图的建立接口，可以通过鼠标操作建立仿真模型，建模的过程更加快捷、方便，同时用户可以直接看到仿真结果[10]。
在对三相方波逆变电路仿真过程利用MATLAB/SIMULINK软件工具，根据仿真系统需求调用直流电源、三相可控整流桥（带反并联二极管的IGBT）、RLC负载阻抗、方波信号发生器、信号合成模块等功能模块和示波器显示模块，并对各个模块的参数进行合理设置。
三相方波逆变电路仿真模型如图4所示。
图4 三相方波逆变电路仿真模型Fig. 4 Simulation model of three-phase square wave inverter circuit设计与研究三相方波逆变电路仿真模型中直流电源的输入电压为530V 。
负载电三相串联RLC 模块额定电压为413V ，额定频率为50kHz ，有功为1kW ，感性无功为100Var ，容性无功设置为0。
方波信号发生器选用6组，幅值设置为1，周期为0.02s ，占空比为50%，6个模块各个依次滞后0.02/6s 。
此外，利用simpowersystems 提供的“powergui ”，实现对波形的FFT 分析。
仿真时间设置为0.1s ，在powergui 中设置为离散仿真模式，采样时间为10-5s ，运行后得到相电压和线电压仿真结果依次如图5、6所示。
三相方波逆变电路相电压和线电压波形与理论分析波形基本一致，相电压的输出波形为六阶梯形波，相电流的输出波形与负载相关。