saber-三相整流和逆变电路的仿真
saber-三相整流和逆变电路的仿真
三相整流电路的应用范围和类型
单相整流电路的输出电压较低，给负载提供的容量 较小，输出电压的谐波分量较大。当整流负载容量 较大，或要求直流电压脉动小、易滤波，或要求快 速控制时，通常情况采用对电网来说是平衡的三相 整流装置。
三相整流电路的类型很多，包括三相半波、三相全 控桥式、三相半控桥式、双反星形以及由此发展起 来的适用于大功率的12相整流电路等。但最基本的 电路还是三相半波整流电路，其余类型的电路都可 以看作是三相半波电路以不同方式串联或并联组成 的。
坐标系的调整
在 SaberScope 中 的坐标系对应一个 堆栈，每个堆栈都 有一个名称，改变 每个堆栈的名称就 将改变曲线的位置。
在同一坐标系中的三相电压
0度时的时域仿真结果
0度时的Fourier分析结果
三相半波整流电 路的主要谐波成 分为3次谐波。
触发角的设置
触发角的修改
选 择 Edit>List/Alter 菜 单 ， 开启List/Alter Design对话 框 ， 选 择 Parameters 标 签 ， 用鼠标单击Filter旁向下的 箭 头 ， 选 择 Global Parameters 选 项 ； 单 击 Type 旁 向 下 的 箭 头 ， 选 择 All Parameters ， 在 Parameters下将a对应的值 从5m/3改为5m，设置完成 后单击OK按钮。
宽脉冲的触发方式为：三相全控桥式整流电路上、 下半桥晶闸管的触发脉冲相差600(最小值)，这样当 下半桥触发脉冲到来时上半桥的触发脉冲仍然有效。
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三相桥式整流电路的仿真
选择设计，生成与之对应的网表并上载设计，作DC 分析，并以DC分析为基础作时域瞬态分析，时域瞬 态 分 析 的 参 数 ： 在 Basic 标 签 下 的 参 数 为 ： End Time为100m；Start Time为0；Time Step为1n； Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标 签下的参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc，End Point File为tr，在Calibration 标签下的参数为：Max Truncation Error为0.0005， Sample Point Density为1，其它项均采用默认参数。 设置完成后单击OK按钮。
整流电路仿真saber
实验要求：整流电路，输入电压220V，50Hz；输出电压311V DC（相控和斩控输出电压250V）。
输出功率：500W。
（saber）一、仿真分析：单相桥式整流电路，带大电容滤波，4700uF。
比较分析不控整流，相控整流，PWM整流电路的输入电流THD和输入功率因数。
1.二极管不控整流电路硬件电路图搭建如下：输出电压波形如下：输入电压、电流波形：输入电流FFT分析:PF值计算如下：先求出电压电流相位差α，通过saber中的delay来观察从上图可以分析出，电压、电流基波相位基本一致cosα约为1，所以功率因数主要由THD决定。
由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=1.93cosPF=α=0.462.相控整流电路硬件电路搭建如下：通过改变clock里面的start_delay时间来实现移相控制驱动信号波形：相控触发角模拟30°输出电压波形输入电压电流波形：输入电流FFT分析：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=1.99cosPF=α=0.448为了使输出电压达到250V，输出功率为500W，将电容改为120uF，负载变成125Ω输出电压如下：输入电压电流波形：输入电流FFT分析：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=0.92PF=α=0.74cos3.PWM整流电路硬件电路搭建如下：驱动PWM信号：输出电压波形如下：输入电压电流波形如下：输入电流FFT分析如下：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=0.419cosPF=α=0.923为了使输出电压达到250V，输出功率为500W，将电容改为120uF，负载变成125Ω输出电压如下：驱动PWM信号：输入电压电流波形：输入电流FFT分析：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=0.418cosPF=α=0.923二、仿真分析：单相不控整流电路，比较分析带大电容滤波和LC滤波电路下的输入功率因数。
Saber常见电路仿真实例介绍
Saber常见电路仿真实例一稳压管电路仿真 (2)二带输出钳位功能的运算放大器 (3)三5V/2A的线性稳压源仿真 (4)四方波发生器的仿真 (7)五整流电路的仿真 (10)六数字脉冲发生器电路的仿真 (11)七分频移相电路的仿真 (16)八梯形波发生器电路的仿真 (17)九三角波发生器电路的仿真 (18)十正弦波发生器电路的仿真 (20)十一锁相环电路的仿真 (21)一稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。
下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。
从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。
因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。
需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。
二带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时,输出电压被钳位.输出上限时6.5V,下限是-6.5V.电路的放大倍数A=-5.注意:1.lm258n_3是Saber中模型的名字,_3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2.Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d,所以d1n5233a代表1n5233的模型.三5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。
大功率UPS的Saber仿真及研究
刘焱海哈尔滨工业大学深圳研究生院1.引言大功率UPS是电力电子行业的高端产品，他拥有很高的技术含量，随着功率器件和微电子技术的发展，数字控制技术和现代控制理论等大量的新技术在大功率UPS中得到应用，UPS已经从简单的后备电源发展成为高可靠性配电系统的核心。
大功率UPS开发的技术复杂性和难度较中小功率都要高。
目前只有一些世界知名公司有设计和制造能力，成为衡量一个电气公司技术水平的重要标志，其关键技术主要包括整流器、逆变器的功率变换拓扑及各自的控制方法。
本文介绍了当今世界上功能强大的电力电子防真软件之一Saber仿真软件，通过它建立了大功率UPS的Saber模型，对大功率UPS的功率变换拓扑及控制方法等关键技术进行了仿真，实验结果验证了仿真模型的有效性，对UPS的开发具有理论指导意义。
2.系统的Saber模型描述Saber仿真软件是电力电子领域功能强大的仿真工具之一，它由模块化构建，模块之间可以灵活地结合在一起成为适合特定用户的一组工具，称为Saberdesigner。
Saber拥有极其丰富的通用器件模型库，通过这些模型来描述目标系统，仿真器进而将由模型建立的系统转变为一系列的微分方程，并使用梯形法来解这一系列变系数非线性时变微分方程。
如果器件库中没有包含需要的特定模型，Saber也提供了方便的解决途径，一般地有两种方法。
(1)等级建模法(Hierarchical Model)。
当模型不存在或者已有模型的特性描述不精确时，可考虑用其他多个模型来搭建该模型，该方法即为等级建模。
典型的例子如变压器的建模，用户可以通过调用磁芯(core)、绕组(winding)等器件，实现者如DY、DZ 等各种绕接方式和内部磁路，并对器件配置特定的参数而建立较为完备的变压器模型。
这种方法不需要使用建模语言，建模简单快速，物理意义清晰明确。
缺点是可能导致仿真效率低，仿真运算不收敛。
(2)MAST(MAST Modeling Language)。
基于Saber的SVPWM逆变器控制仿真
基于Saber的SVPWM逆变器控制仿真李瑞琴;郑先成;白勇【摘要】Taking the rectifier module of high-frequency intelligent switching power as research object, and using passive power factor correction and DC/DC converter to design and improve the principle of rectifier module. After designing and debugging the hardware and circuit of rectifier module, the rectifier module can effectively solve the rectifier problem of high-frequency intelligent switching power supply system. At the same time, the module has the features of the reliability, stability, small size, low noise, energy efficient, easy maintenance and so on, which can satisfy the trend requirements of high-frequency intelligent switching power.%为了对航空航天飞机供电系统的变频系统的逆变部分做仿真,采用了空间矢量PWM(SVPWM)控制策略,使变频后输出的电流在正弦波附近变化.SVPWM是依据变流器空间电压(电流)矢量切换来控制变流器的一种控制策略.在仿真软件Saber环境下运用MAST语言根据SVPWM的控制算法建立了SVPWM的逆变模型的实验,得到了与理论分析符合的仿真实验结果.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)016【总页数】5页(P203-206,210)【关键词】Saber;MAST语言;SVPWM;逆变器【作者】李瑞琴;郑先成;白勇【作者单位】西北工业大学自动化学院,陕西西安710129;西北工业大学自动化学院,陕西西安710129;西北工业大学自动化学院,陕西西安710129【正文语种】中文【中图分类】TN910-34;TP391.90 引言飞机变速恒频交流电源系统(简称VSCF 电源)是一类以大功率电子技术为基础的新型飞机电源,目前已经用于国外的飞机上,国内也有一些研究,但是由于没有特别成熟的技术,仍然处于研究当中[ 1] 。
saber无源逆变电路的仿真
通过对比分析，发现仿真得 到的电压、电流波形与期 基本一致，无明显异常波动
或震荡。
数据统计结果
根据统计分析，各节点的平 均电压、电流以及系统效率 等性能指标均符合预期要求
。
对比分析结果
将仿真结果与理论分析进行 对比，验证了saber无源逆变 电路的正确性和有效性，为 进一步优化电路设计和控制 策略提供了依据。
流电能。
saber无源逆变电路的工作原理
saber无源逆变电路采用全控型 器件，通过控制开关状态实现 直流电向交流电的转换。
在工作过程中，通过改变全控 型器件的开关状态，可以改变 输出电压的幅值、频率和相位。
输出电压的幅值、频率和相位 可以通过控制全控型器件的开 关状态进行调节。
saber无源逆变电路的特点
01
对比实验数据
将仿真结果与实际实验数据进行 对比，验证仿真模型的准确性和 可靠性。
02
参数敏感性分析
分析仿真模型中各参数对电路性 能的影响，以便在实际应用中进 行优化和调整。
03
不同条件下的仿真 实验
在多种工作条件下进行仿真实验， 验证仿真模型在不同条件下的适 用性和稳定性。
仿真模型的参数调整
优化电路参数
saber无源逆变电路可以应用于电动汽车充电桩，提供高效、稳定 的充电服务。
saber无源逆变电路的发展趋势
高效率、高功率密度
随着技术的不断进步，saber无源逆 变电路将向着更高效率、更高功率密
度的方向发展。
智能化控制
采用先进的控制算法和策略，实现对 saber无源逆变电路的智能化控制，
提高系统的稳定性和可靠性。
仿真模型的建立
建立仿真模型
根据saber软件的特点，建立无源 逆变电路的仿真模型，包括电路 元件、参数设置等。
功率逆变桥闭环控制系统的Saber仿真与分析
的影响 。仿真和实验误差的百分比很小 ,低于 2 %。 普通的 Pspice 仿真软件具有更强的电路和系统研究
考虑用复杂的元件模型来代替简单的元件模型 ,如 功能 ,将为电力电子技术的应用提供更有效的手段 。
将桥 臂 中 的 主 管 用 实 际 所 用 元 件 模 型 代 替 ———
Saber 中的具体型号功率器件模型 ,可使结果更精 确。
u ( t) = 1 h ( t - 30°) + 1 h ( t + 30°) + h ( t) (3)
3
3
式中 h ( t) ———T1 次级波形
则可有输出谐波幅值 :
U ( k) = H ( k) [ 2cos (30°k) + 1 ]
(4)
3
式中 H ( k) ———T1 次级谐波
由此可知 :当 k = 5 ,7 ,17 ,19 ,29 , ……(12 m - 6 ±1) 时 , U ( k ) = 0 ; 当 k = 1 , 11 , 13 , 23 , 25 , …… (12 m ±1) 时 , U ( k) = H ( k) ,得输出相电压中最低 谐波为 11 次 。
摘要 :Saber 仿真软件是当今世界上功能强大的电力电子仿真软件之一 ,采用 Saber 对功率逆变桥闭环控制系 统进行了仿真 、研究 ,建立了多环控制模型 ,获得控制参数与系统性能之间的关系 ,实验证实了仿真模型的有效性 , 为通用闭环系统 Saber 模型打下了基础 。
Abstract :A Power inverter closed2loop system is simulated and analysed in t his paper by Saber which presently is one of t he most powerful simulator used in t he power electronics field in t he world. A closed multi2loop control model is con2 structed ,and t he relationships between control parameters and system performances are obtained. Effectiveness of t he sim2 ulation model is proved by experiment results. These simulations are useful in setting up a Saber generic model of closed2 loop systems.
基于SABER的三相ACAC变换器设计
3.1 Level 0 系统层面设计
这一层仅考虑 AC/AC 变换器的基本特性，这有利于在系统层面上进行仿真分析，因为 这一层面关注点是系统能量的消耗，具体详细的特性是不需要考虑的。
3.1.1 模型方程描述（Behavior description）
Level 0 层面上 AC/AC 变换器可以用以下方程描述： 三相交流输入电压方程为：
三相输入的瞬时幅值 A 方程为：
设 Vom 为输出电压有效值，则三相输出电压为：
其中 ω0 为输出角频率。 设 Ia 和 Ib 为负载 a 相和 b 相瞬时电流。则三相输出电流瞬时幅值 Iamp 可描述为：
3 设计方法（Design Methodology）
本节描述不同层面上 AC/AC 变换器的设计。AC/AC 可以用下图所示符号来表示。
四个输入端口分别是：ap, bp,cp,neu，作为三相正弦交流输入。输入是 Wye 型结构，neu 是中性点。四个输出端口分别是：vo_a, vo_b, vo_c,vo_neu，作为三相正弦交流输出。输出同
用三个层面来设计和验证 AC/AC 变换器，各个层面的规范各不相同，设计越具体详细， 则表现特征就越多，也就可以相应加入更多的规范。
2.1 Level 0 –系统层面
这是最高的层面，只能描述 AC/AC 变换器最基本的特性。需满足下列要求： 输入是三相交流，频率在特定的范围内。 输出同样是三相交流，但是频率是固定的。 输出电压和功率是可以设定的，需要考虑电能变换效率。 系统整体的电能消耗能够被有效计算出来。
基于 SABER 的三相 AC/AC 变换器设计
(整理)Saber 仿真实例.
Saber 仿真开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计 (2)一、Saber在变压器辅助设计中的优势 (2)二、Saber 中的变压器 (3)三、Saber中的磁性材料 (7)四、辅助设计的一般方法和步骤 (9)1、开环联合仿真 (9)2、变压器仿真 (10)3、再度联合仿真 (11)五、设计举例一：反激变压器 (12)五、设计举例一：反激变压器（续） (15)五、设计举例一：反激变压器（续二） (19)Saber仿真实例共享 (26)6KW移相全桥准谐振软开关电焊电源 (27)问答 (28)开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计经常在论坛上看到变压器设计求助，包括：计算公式，优化方法，变压器损耗，变压器饱和，多大的变压器合适啊？其实，只要我们学会了用Saber这个软件，上述问题多半能够获得相当满意的解决。
一、Saber在变压器辅助设计中的优势1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。
主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。
2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。
3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。
从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。
saber自带的磁性器件建模功能很强大的，可以随意调整磁化曲线。
但一般来说，用mast模型库里自带的模型就足够了。
二、Saber 中的变压器我们用得上的 Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些分别是：xfrl 线性变压器模型，2~6绕组xfrnl 非线性变压器模型，2~6绕组单绕组的就是电感模型：也分线性和非线性2种线性变压器参数设置（以2绕组为例）：其中：lp 初级电感量ls 次级电感量np、ns 初级、次级匝数，只是显示用，不是真参数，可以不设置rp、rs 初级、次级绕组直流电阻值，默认为0，实际应该是该绕组导线的实测或者计算电阻值，在没有得到准确数据前，建议至少设置一个非0值，比如1p（1微微欧姆）k 偶合（互感）系数，建议开始设置为1，需要考虑漏感影响时再设置为低于1的值。
Saber仿真实验报告
作业1要求：（1）完成电阻电感负载下单相桥式整流电路的设计，其中电源电压是频率为50Hz、幅值为310V、初相角为0的正弦周期电压源，负载电阻为2Ω，负载电感为6.5mH。
模拟触发角为00、300、600时的工作过程，并分析整流的特点和工作过程。
（2）将负载电感修改为20mH后模拟触发角为00、300 、600的工作过程，并分析负载电感对单相桥式整流电路特性的影响。
分析负载电感对输出直流电压的影响，并提出消除这种影响的方法。
（3）将电源电压的phase属性值修改为10后模拟触发角为300的情况，这时应该修改元件的那些属性值才能够得到正确的结果。
你是怎样判断得到结果的正确性。
（4）在负载中增加一100V的直流反电动势负载(电感保持为6.5mH)，分析负载电流的特性。
作触发角为00，300时的仿真分析。
实验一1.第（1）问的仿真与分析单相桥式整流电路仿真电路见下图1，其中电源电压是频率为50Hz、幅值为310V、初相角为0的正弦周期电压源，负载电阻为2Ω，负载电感为6.5mH。
Clock1与clock2的延时角始终相差半个周期，即10m秒。
图1单相桥式整流电路触发角为0度时的仿真波形如下图2。
从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。
图 2 触发角a=0度的波形分析：（1）触发角为0度时，整流相当于对电压波的值取绝对值，即效果单相桥式二极管整流效果一致，如图中的Vout。
晶闸管承受反向电压，即输入电压的负半轴，如图中第三行的波形。
负载电流为非理想的正弦波，其相角滞后于电压相角，这正是由于负载为感性负载所致。
Clock1与clock2正好相差10m秒。
（2）四个晶闸管每次有两个开通，有两个关闭，同一半桥的晶闸管的开关状态是互补的，对角的两个晶闸管同时导通同时关闭。
触发角为30度时的仿真波形如下图3。
从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。
Saber常见电路仿真实例
Saber常见电路仿真实例一稳压管电路仿真 (2)二带输出钳位功能的运算放大器 (3)三 5V/2A的线性稳压源仿真 (4)四方波发生器的仿真 (7)五整流电路的仿真 (10)六数字脉冲发生器电路的仿真 (11)七分频移相电路的仿真 (16)八梯形波发生器电路的仿真 (17)九三角波发生器电路的仿真 (18)十正弦波发生器电路的仿真 (20)十一锁相环电路的仿真 (21)一稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。
下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。
从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。
因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。
需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。
二带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V-> 2V , 步长为0.1V, 仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5.注意:1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型.三5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。
整流电路仿真saber
实验要求：整流电路，输入电压220V，50Hz；输出电压311V DC（相控和斩控输出电压250V）。
输出功率：500W。
（saber）一、仿真分析：单相桥式整流电路，带大电容滤波，4700uF。
比较分析不控整流，相控整流，PWM整流电路的输入电流THD和输入功率因数。
1.二极管不控整流电路硬件电路图搭建如下：输出电压波形如下：输入电压、电流波形：输入电流FFT分析:PF值计算如下：先求出电压电流相位差α，通过saber中的delay来观察从上图可以分析出，电压、电流基波相位基本一致cosα约为1，所以功率因数主要由THD决定。
由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=1.93cosPF=α=0.462.相控整流电路硬件电路搭建如下：通过改变clock里面的start_delay时间来实现移相控制驱动信号波形：相控触发角模拟30°输出电压波形输入电压电流波形：输入电流FFT分析：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=1.99cosPF=α=0.448为了使输出电压达到250V，输出功率为500W，将电容改为120uF，负载变成125Ω输出电压如下：输入电压电流波形：输入电流FFT分析：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=0.92PF=α=0.74cos3.PWM整流电路硬件电路搭建如下：驱动PWM信号：输出电压波形如下：输入电压电流波形如下：输入电流FFT分析如下：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=0.419cosPF=α=0.923为了使输出电压达到250V，输出功率为500W，将电容改为120uF，负载变成125Ω输出电压如下：驱动PWM信号：输入电压电流波形：输入电流FFT分析：PF值计算如下：由20lg(THD)=THD(SABER)得THD=0.418cosPF=α=0.923二、仿真分析：单相不控整流电路，比较分析带大电容滤波和LC滤波电路下的输入功率因数。
三相整流-逆变电路仿真-论文
三相整流-逆变电路仿真-论文整流与逆变一直是电力电子变流技术的热点之一。
其基本理论与方法已成熟几十年了，但随着整流---逆变电路在工业生产和日常生活中的广泛应用，其对电网带来的谐波污染问题日益突出，另一方面在电机调速应用领域，整流---逆变电路的性能直接影响着调速系统的性能，因此近些年来对整流---逆变电路性能的改善方面提出了许多方法，并成为热点之一。
在研究方法上，前期仿真可节省经费，提高研究效率，成为理论阶段的一个重要环节。
在MATLAB的Simulink中专门设置了电力系统“SimPowerSystems”的模块库，包括10类模块库，即电源元件库（ElectricalSources）、线路元件库（Elements）、电力电子元件库（PowerElectornics）、电机元件库（Mahines）、连接元件库（Connectors）、电路测量模块库（Measurements）、附加元件库（Extras）、演示教程（Demos）、电力图形读者接口（Powergui）和电力系统元件库（Powerlib-models）。
二、设计要求1、可自选参数搭建仿真系统。
2、可参考指导老师提供的参考资料搭建仿真系统。
3、可利用图书馆资源及网络资源查阅资料搭建仿真系统。
4、充分熟悉SimPowerSystems库中的各类元件。
5、报告中要介绍所用到的关键库元件应用原理、参数设定等。
6、列出建立系统的步骤。
7、列清仿真结果图。
三、设计步骤1、添加元器件并设置相关参数：（1）、添加AC Voltage Source功能模块：点击SimPowerSystem模块库,->点击Electrical Source,即可调出该模块，->并取名为Va，->双击它,->弹出它的属性参数设置框，->将Peak amplitude/V（峰值）设置为10e3;Phase/deg（相位）设置为0；将Frequency/Hz（频率）设置为50；同理，再调用该模块，取名为Vb,将Peak amplitude/V（峰值）设置为10e3; Phase/deg（相位）设置为120；将Frequency/Hz（频率）设置为50；同理，再调用该模块，取名为Vc,将Peak amplitude/V（峰值）设置为10e3; Phase/deg（相位）设置为-120；将Frequency/Hz（频率）设置为50；如图1（a）、（b）、（c）所示。
三相桥式全控整流及逆变电路matlab仿真
（5）仿真结果
1）整流电路触发角在0度、30度、60度时的仿真结果：
图12
图13
图14
图15
2）逆变电路触发角在90度、120度时的仿真结果：
图17
图18
图19
五仿真结果分析
通过以上Matlab仿真研究我们可以得出以下结论：
1）三相全控桥式整流电路中：对于纯电阻性负载，当触发角小于等于90°时，Ud波形均为正值，直流电流Id与Ud成正比，并且电阻为1欧姆，所以直流电流波形和直流电压一样。随着触发角增大，在电压反向后管子即关断，所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角大于60°后Ud波形出现断续。而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小，最后在120°时几乎趋近于0。对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的为反向阻断电压。移相范围为0~120。对于阻感性的负载，当触发角小于60°时，整流输出电压波形与纯阻性负载时基本相同，所不同的是，阻感性负载直流侧电流由于有电感的滤波作用而不会发生急剧的变化，输出波形较为平稳。而当触发角大于等于60°小于90°时，由于电感的作用，延长了管子的导通时间，使Ud波形出现负值，而不会出现断续，所以直流侧输出电压会减小，但是由于正面积仍然大于负面积，这时直流平均电压仍为正值。当触发角大于90°时，由于id太小，晶闸管无法再导通，输出几乎为0。工作在整流状态，晶闸管所承受的电压主要为反向阻断电压。移相范围为0~90。电感能够使电流输出平稳；在没有续流二极管的情况下，晶闸管的导通时间得到延长，而当加入续流二极管后，电流通过二极管续流，二极管续流功率损耗较小，这时输出电流相对来说就较不加续流二极管时要小，而输出电压相对来说却要大些。
七参考文献
王兆安,刘进军．电力电子技术，第5版,机械工业出版社,2009
基于Saber的三相静止变流器谐波抑制分析及仿真
０引言无人机航空三相静止变流器是应用功率半导体器件，将飞机主电源直流２７Ｖ变为恒压、恒频的３６Ｖ、４００Ｈｚ交流电，作为惯性导航系统部件陀螺仪的激励电源。
由于陀螺仪的精度直接影响整个惯导系统的精度，为了使无人机安全、可靠地工作，必须给陀螺仪提供高质量的电能。
在航空三相静止变流器中，功率器件总是工作在开关状态，这样静止变流器输出侧难免产生大量谐波，这些谐波不仅对无人机通讯设备产生严重干扰，而且还会影响惯导陀螺仪的精度，因此必须加以滤除。
现阶段，能较有效抑制谐波的方法有特定消谐法（ＳＨＥ）［１］和正弦脉宽调制法（ＳＰＷＭ）。
特定消谐法是通过开关时刻的优化选择，消除选定的低次谐波，其具有一定局限性［２］；ＳＰＷＭ是工业应用中为便于分析谐波而较常用的一种方法，它有模拟电路实现的自然采样法［３，４］和微机实现的数字化采样法［５］。
就静止变流器输出侧谐波而言，大量理论和仿真研究表明，自然采样法比所有的规则采样法都要优越［６］。
ＳＰＷＭ型恒压恒频静止变流器突出的问题是，它仅能稳定输出电压的幅度，改善波形质量完全依靠基于Ｓａｂｅｒ的三相静止变流器谐波抑制分析及仿真马永翔，闫群民（陕西理工学院电气工程系，陕西汉中７２３００３）摘要：目前无人驾驶航空飞机三相静止变流器中存在的高谐波成份对惯导系统的精度产生影响，针对这一问题，本文引入ＳＰＷＭ控制策略，分析了三相静止变流器输出电压的谐波成分及影响因素，设计出一种ＬＣ并联与ＬＣ低通滤波器级联的新型逆变输出滤波器，它克服了传统的通过加大ＬＣ滤波电路的电感量和电容量降低输出滤波器的截止频率来达到滤波效果的缺陷，具有体积小、重量轻等优点。
通过Ｓａｂｅｒ软件进行了仿真实验，结果表明，该方法是有效、可行的，具有工程实用价值。
关键词：三相静止变流器；ＳＰＷＭ；滤波器；Ｓａｂｅｒ；仿真中图分类号：ＴＭ９３５．２５文献标示码：Ａ文章编码：１００１－１３９０（２００８）０８－０００７－０４Ｒｅｓｔｒａｉｎｈａｒｍｏｎｉｃａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅａｖｉａｔｉｏｎｓｔａｔｉｃｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｓａｂｅｒＭＡＹｏｎｇ－ｘｉａｎｇ，ＹＡＮＱｕｎ－ｍｉｎ（ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ７２３００３，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｈａｒｍｏｎｉｃｓｏｆｕｎｐｏｌｏｔｅｄｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｔａｔｉｃｉｎｖｅｒｔｅｒｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｉｎｇｉｎｅｒｔｉａｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｃｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎｓｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｆｉｌｔｅｒｗｈｉｃｈｉｓｐａｒａｌｌｅｌｅｄｗｉｔｈＬＣａｎｄｃａｓｃａｄｅｄｗｉｔｈＬＣｒｅｓｏｎａｎｔｌｏｗ－ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｗａｖｅａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｏｆＳＰＷＭａｖｉａｔｉｏｎｓｔａｔｉｃｉｎｖｅｒｔｅｒ．ＩｔｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｂｒｅａｃｈｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｌｏｓｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆｉｌｔｅｒｂｙｅｎｌａｒｇｉｎｇｉｎｄｕｃｔａｎｃｅａｎｄｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆＬ－Ｃｆｉｌｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｓｍａｌｌｖｏｌｕｍｅａｎｄｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｎｄｓｏｏｎ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｎｗｉｔｈｓａｂｅｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｏｖｅｓｔｈｅｔｒｕｅｎｅｓｓａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｔａｔｉｃｉｎｖｅｒｔｅｒ，ＳＰＷＭ，ｆｉｌｔｅｒ，Ｓａｂｅｒ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ７－－ＬＣ滤波环节［７］。
三相桥式整流及有源逆变电路的MATLAB仿真
三相桥式整流及有源逆变电路的MATLAB 仿真5.1 三相桥式整流及有源逆变电路的原理和仿真模型5.1.1 三相桥式整流及有源逆变电路的原理实验线路如图5-1及图5-2所示。
主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，触发电路为DJKO2-1中的集成触发电路，由KCO4、KC4l 、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
集成触发电路的原理可参考有关内容，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
图中的R 用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式；电感Ld 在DJK02面板上，选用700mH ，直流电压、电流表由DJK02获得。
在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压R图5-1 三相桥式全控整流电路实验原理图R图5-2 三相桥式有源逆变电路实验原理图变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am 、Bm 、Cm,返回电网的电压从高压端A 、B 、C 输出，变压器接成Y/Y 接法。
当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。
其交流侧由三相电源供电。
三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。
三相桥式整流电路主回路接线图如图所示。
完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器，6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成。
六个晶闸管依次相隔60°触发，将电源交流电整流为直流电。
5.1.2三相桥式整流及有源逆变电路的仿真模型三相桥式整流电路及有源逆变的仿真使用了MATLAB模型库中的三相桥和触发集成模块，建立该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型，设置模型参数和观测仿真结果等几个主要阶段，叙述如下：1. 建立仿真模型（1）首先建立一个仿真的新文件。
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控制电路元件的属性
clock1的属性值：initial为0，pulse为1，period为 20m ， tr 为 0.1m ， tf 为 0.1m ， width 为 wd ， clock_delay为0，start_delay为a，其它属性接受默 认值。 clock3、clock5的start_delay属性值分
返回
SABER元件的使用
1、用于指定需要在
网表包含的文件，例 如文件中包含了模板 变量的参数值。 2、
1、指定三相半波共阴极整流电路作为当前设计。 2、生成网表并上载设计。 3、首先作DC分析。 4、作时域瞬态分析。时域瞬态分析参数为：在Basic标签下 的参数为：End Time为100m；Start Time为0；Time Step 为1n；Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标签下的 参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc， End Point File为tr，在Calibration标签下的参数为：Max Truncation Error为0.005，Sample Point Density为1，其它 项均采用默认参数。
三相半波电路
三相半波共阴极整流电路
1、三相半波共阴
极整流电路的特点。 2、三相半波共阴 极 整 流 电 路 的 Saber模型。 3、三相半波整流 电路的仿真。
特点 模型 仿真
三相半波共阴极整流电路的特点
1、它只对半波整流。 2、晶闸管的阴极连接在一起，然后再与
负载相连。 3、负载电路是通过“地”构成回路。
触发角为60度时的仿真结果
触发角为60度时的Fourier分析
晶闸管触发角改为600
后并没有改变输出的 基本特征，3次谐波的 幅 值 最 大， 但 比 较 00 和600 的输出直流电压 可以发现随着触发角 的加大直流输出电压 将减小。
触发角为30度时的仿真结果
作业
完成三相半波共阴极整流电路的设计，输入电
别设置为a+20m/3和a+40m/3。 clock2、clock4、clock6的start_delay属性值 设置为a+10m/3，a+10m和a+50m/3。
a和 wd分别为全局变量，将其值分别设置为5m/3和 5m。
触发脉冲的控制时刻
0度仿真结果
60度仿真结果
触发脉冲的选择
三相桥式整流电路要能够正常工作必须要采用双脉 冲触发或宽脉冲触发。双脉冲触发方式为：换相时 给上半桥晶闸管发触发脉冲的同时也给下半桥相应 的晶闸管发一个触发脉冲，反之，给下半桥晶闸管 发触发脉冲的同时也给上半桥的相应的晶闸管发一 个触发脉冲。 宽脉冲的触发方式为：三相全控桥式整流电路上、 下半桥晶闸管的触发脉冲相差600(最小值)，这样当 下半桥触发脉冲到来时上半桥的触发脉冲仍然有效。
电路中，即使希望整流电路的晶闸管的触发 角为00时，时钟源clocku的start_delay属性值 也不能为0，而应该是1.667ms，它与300 所 对应。而晶闸管VT2和VT3的触发脉冲应分别 比VT1的触发脉冲滞后1200 和2400 ，因此如 果时钟源clocku的start_delay属性值为a，则 时钟源clockv、clockw的start_delay属性值分 别为a+6.667m和a+13.33m。
作业2
完成三相桥式半控整流电路的设计，负载为阻感负载，电阻 为10Ω，电感为6.5mH，输入电源电压为310V，频率50Hz， 选择Y型连接，中性点接地。 分析触发角为300、600时三相桥式半控整流电路的工作过程， 如果增加续流支路，再次分析触发角为300、600时三相半控 整流电路的工作过程。三相半控桥式电路的直流侧增加一个 320V直流电源。这时电路能否工作在逆变模式，如能，请 作出相应的仿真波形，并说明电路工作在逆变状态；如不能， 请说明原因。 将三相半控电路改为全控桥式电路，交流侧的输入电源不变， 直流侧的电阻、电感和电源保持不变。这个电路是否能够工 作在逆变状态，如能，请作出相应的仿真波形，并说明电路 确实工作在逆变状态；如不能，请说明原因。
返回
三相桥式整流电路的仿真
选择设计，生成与之对应的网表并上载设计，作DC 分析，并以DC分析为基础作时域瞬态分析，时域瞬 态 分 析 的 参 数 ： 在 Basic 标 签 下 的 参 数 为 ： End Time为100m；Start Time为0；Time Step为1n； Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标 签下的参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc，End Point File为tr，在Calibration 标签下的参数为：Max Truncation Error为0.0005， Sample Point Density为1，其它项均采用默认参数。 设置完成后单击OK按钮。
0度仿真结果 30度仿真结果
60度仿真结果
00 13mH时的仿真结果
电路
300 13mH时的仿真结果
电路
600 13mH时的仿真结果
电路
小结
1、完成了三相半波整流电路的设计和仿真分
析。 2、完成了三相桥式整流电路的设计和仿真分 析。 3、分析了电源支路电感对电路性能的影响。
1、三相全控桥式整流电路的特点。
2、三相全控桥式整流电路的仿真模型。 3、三相全控桥式整流电路的仿真。
特点
仿真模型
仿真过程
三相全控桥式整流电路的特点
三相桥式整流电路
可以看成是共阴极 半波整流电路和共 阳极半波整流电路 的串联。
返回
主电路元件的属性
Vu的属性值为：amplitude为 310，frequency为50，offset 属性值为0，phase属性值为0， delay属性值为0，damping属 性值为0，av_mag属性值为1， ac_phase 属 性 值 为 0 ， white_noise 属 性 值 为 0 ， flicker 属 性 值 为 0 。 Vv 的 phase 属 性 值 为 -120 ， Vw 的 phase属性值为120。
电源支路电感对整流电路的影响
在前面的仿真中整个换相过程都是瞬间完成
的，但在实际中由于电源电感的存在，换相 过程不可能瞬间完成，它有一个换相过程， 本部分将分析这个换相过程对电路特性的影 响。
换相
电路结构
在电路中增加电感
LU、LV和LW，将 其值设置为10mH 将时钟控制源的脉 冲宽度改为3ms。
三相整流和逆变电路的仿真
三相整流电路的应用范围和类型
单相整流电路的输出电压较低，给负载提供的容量 较小，输出电压的谐波分量较大。当整流负载容量 较大，或要求直流电压脉动小、易滤波，或要求快 速控制时，通常情况采用对电网来说是平衡的三相 整流装置。 三相整流电路的类型很多，包括三相半波、三相全 控桥式、三相半控桥式、双反星形以及由此发展起 来的适用于大功率的12相整流电路等。但最基本的 电路还是三相半波整流电路，其余类型的电路都可 以看作是三相半波电路以不同方式串联或并联组成 的。
返回
电路中各元件的属性值
主电路
控制电路
全局变量的设置
返回
电路中各元件的属性值
Vu的属性值：amplitude为310，frequency为
50， phase属性值为0。电压源Vv的phase属 性值为-120，Vw的phase属性值为120。 电阻Ru、Rv、Rw的rnom属性值均设置为0.1， 电阻R的rnom属性值设置为10。 晶闸管和端点类型转换元件的属性值与单相 电路中使用的晶闸管和端点类型转换元件的 属性值相同。 返回
触发角为00时的仿真结果
电路结构
电源电感的影响
触发角为600时的仿真结果
电路结构
三相桥式整流电路的特点
输出电压高：三相半波整流电路和桥式整流电路中 晶闸管承受的最高电压都是输入电源的线电压，但 三相半波整流电路的负载输出电压是电源相电压而 桥式整流电路的输出电压是电源的线电压。 输出电压中谐波较高：三相全控桥式整流电路中输 出幅值最大的交流电压分量的频率大于三相半波整 流电路中输出幅值最大的交流电压分量的频率，这 有利于滤除高次谐波。 电路中没有零线。
电路中各元件的属性值
clocku的属性值为：initial为0，pulse为1，
period为20m，tr为0.1m，tf为0.1m，width为 1m，clock_delay为0，start_delay为a，其中 a是定义的一个全局变量 。 将clockv的start_delay属性值设置为a+20m/3， clockw的start_delay属性值设置为a+40m/3。
触发角的设置 返回 触发角的修改
三相电路触发角为00的定义
晶闸管的触发时刻 为电路的自然换相 点，则称晶闸管的 触发角为00。对于 三相共阴极半波整 流电路而言，晶闸 管触发角的00定义 为电压值大于0的 电路自然换相点。
三相半波整流电路
三相整流电路触发角的设置
对三相共阴极(共阳极有相似的结论)半波整流
坐标系的调整
在
SaberScope 中 的坐标系对应一个 堆栈，每个堆栈都 有一个名称，改变 每个堆栈的名称就 将改变曲线的位置。
在同一坐标系中的三相电压