桥式变换器的仿真

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基于Matlab/SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析

基于Matlab/SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析

基于Matlab/SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析本文以MATLAB软件的SIMULINK仿真软件包为平台,对桥式直流PWM 变换电路进行仿真分析文章对每个电路首先进行原理分析,进而建立相应的仿真模型,经过详细计算确定并设置仿真参数进行仿真,对于每次仿真结果均采用可视化波形图的方式直接输出。

在对仿真结果分析的基础上,不断优化仿真参数,使其最大化再现实际物理过程,并根据各个电路的性能进行参数改变从而观察结果的异同。

标签:SIMULINK;PWM;电路仿真1 桥式直流PWM变换电路简介桥式直流PWM变流器仿真实验是对全控型器件的应用。

实验电路中,前端为不可控整流、后端为开关型逆变器,此结构形式应用最为广泛。

逆变器的控制采用PWM方式。

对这个实验有所掌握的话,对后续课程设计直流调速系统也会有很大启发。

因为直流PWM-M调速系统近年来发展很快,直流PWM-M调速系统采用全控型电力电子器件,调制频率高,与晶闸管直流调速系统相比动态响应速度快,电动机转矩平稳脉动小,有很大优越性,因此在小功率调速系统和伺服系统中的应用越来越广泛。

2 桥式直流PWM变换电路的工作原理本实验系统的主电路采用双极性PWM控制方式,其中主电路由四个MOSFET(VT1~VT4)构成H桥。

Ub1~Ub4分别由PWM调制电路产生后经过驱动电路放大,再送到MOSFET相应的栅极,用以控制MOSFET的通断。

在双极性的控制方式中,VT1和VT4的栅极由一路信号驱动,VT2和VT3的栅极由另一路信号驱动,它们成对导通。

控制开关器件的通断时间可以调节输出电压的大小,若VT1和VT4的导通时间大于VT2和VT3的导通时问,输出电压的平均值为正,VT2和VT3的导通时间大于VT1和VT4的导通时间,则输出电压的平均值为负,所以可以用于直流电动机的可逆运行。

3 计算机仿真实验(1)桥式直流PWM变换电路仿真模型的建立。

根据所要仿真的电路,在SIMULINK窗口的仿真平台上构建仿真模型。

单相全桥逆变器matlab仿真

单相全桥逆变器matlab仿真

用MATLAB 仿真一个单相全桥逆变器,采用单极性SPWM 调制、双极性SPWM 调制或者单极倍频SPWM 调制的任意一种即可,请注明仿真参数,并给出相应的调制波波形,载波波形,驱动信号波形、输出电压(滤波前)波形。

本文选用双极性SPW调制。

1双极性单相SPW原理SPWM采用的调制波的频率为f s的正弦波U s U sm Sin s t , s 2f s;载波U c 是幅值为U cm,频率为f c的三角波。

载波信号的频率与调制波信号的频率之比称为载波比,正弦调制信号与三角波调制信号的幅值之比称为深度m通常采用调制信号与载波信号相比较的方法生成SPW信号.当Us>Uc 时,输出电压Uo等于Ud,当UsvUc时,输出信号Uo等于-Ud.随着开关以载波频率fc轮番导通,逆变器输出电压不断在正负Ud之间来回切换。

2 建立仿真模型2.1 主电路模型第一步设置电压源:在Electrical Sources 库中选用DCVoltage Source,设置Ud=300X第二步搭建全桥电路:使用Universal Bridge 模块,选择桥臂数为2,开关器件选带反并联二极管的IGBT/Diodes ,构成单项全桥电路。

第三步使用Series RLC Branch 设置阻感负载为1 Q, 2mH 并在Measurement 选项中选择Branch Voltage and current, 利用multimeter 模块观察逆变器的输出电压和电流。

电路如图2.1 所示。

图2.1单相全桥逆变逆变器电路图2.2双极性SPW 信号发生器在Simulink 的Source 库中选择Clock 模块,提供仿真时间t, 乘以2 f 后通过一个sin 模块即sin t ,乘以调整深度m 可获得所需的 正弦调整信号。

选择 Source 库中的Repeating Sequenee 模块产生三 角载波,设置 Time Values 为[0 1/fc/4 3/fc/4 1/fc ],设置OutputValues 为[0 -1 1 0],生成频率为fc 的三角载波。

移相全桥变换器的建模与仿真.

移相全桥变换器的建模与仿真.

移相全桥变换器的建模与仿真由于开关电源是一个线性与非线性相结合的综合系统,给系统的动态研究和设计带来很多不便。

本文主要是用状态空间平均法来进行建立模型,它是由美国加里福尼亚理工学院的R.D.MiddlebrOOk于1976年提出的。

这种方法不仅简化了计算过程,使各种不同结构变换器的解析模型具有了统一的形式,而且操作性更强,工作人员仍可以用波德图(Bode Plot)或者奈奎斯特(Nyquist)定理来对系统进行系统稳定的判定。

1 建模由于移相全桥变换器可由Buck变换器变化而来,首先根据Buck变换器的原理,采用状态空间平均法,建立Buck变换器的小信号模型。

为简单起见,本文简化变换器,使其工作在理想状态,即状态转换是瞬间完成的,在任何时候都只有两种状态存在——导通或关断。

选择电感电流iL和电容电压Uc为状态参量,输出电压Uo和输入电流Is为输出参量,Ui为输入参量,D为晶体管占空比。

如图l所示。

1)变换器工作在CCM状态下,由图2可知,在0≤t≤DTs时间段内,2)变换器工作在DCM状态下,由图3可知,在DTs≤t≤Ts时间段内,二极管的导通占空比为D’=1一D,则基本的状态平均方程组为:将上面各式代入到(10)式并减去式(11)得扰动方程为由于变压器存在漏感Lr,使得移相全桥变换器的有效占空比为Deff,它总小于原边占空比D,则有效占空比的计算如下式:由(16)式可看出,IL、Ui、D的扰动都会使有效占空比Deff发生扰动,而这三种不同的扰动量di、du、dd的表达式分别为从而得到移相全桥变换器的小信号等效电路模型如图4所示。

根据图4导出移相全桥变换器主电路的传递函数,2 仿真本文以一台实验样机的参数为指标,利用MATLAB对系统进行仿真,其参数如下:3 结论通过利用奈奎斯特判据先对系统开环进行仿真,如图5(a)所示,在右半平面内无极点,轨迹与实轴大约为0.678处,(0,j0)不在轨迹范围内,所以该系统开环是稳定的。

桥式可逆PWM变换器的仿真

桥式可逆PWM变换器的仿真

一、Sinmulik仿真模型:图1 simulink仿真模型二、各模块参数设置:1、模型中VT1/VD1~VT4/VD4是四个相同的带有续流电阻的IGBT开关元件,以VT1/VD1为例,其参数设置为下图所示:图2 IGBT的参数设置2、此仿真过程为一台直流并励电动机的启动过程。

电动机参数为U N=220V,n N=3000r/min,其他参数见以下电机模型参数设置,如图所示:图3 电机模型参数设置3、直流电源参数设置为如下图所示:图4 电源参数设置4、本模型中的四个IGBT用两个脉冲产生器触发产生脉冲,产生的两个脉冲互补,分别用来触发VT1、VT4和VT2、VT3;通过设置脉冲的占空比可以调制输出电压,图5是占空比为50%,幅值为1的脉冲。

图6是两个互补脉冲的波形。

图5 脉冲参数设置图6 互补脉冲产生的波形5、本次仿真中,负载转矩采用阶跃给定输入,图7是负载转矩为10N.m时的设置图7 负载转矩输入设置6、仿真参数设置如图8所示:图8 仿真参数设置7、谐波分析用powergui模块,分析时将示波器需要分析量的数据格式取为structure with time,这样的保存的数据可以用powergui模块分析,点击powergui模块,选择其中的FFT Analysis 功能,如图9所示:图9 powergui模块界面三、仿真结果:(一)占空比为90%时对系统的分析;1、在此种情况下,脉冲参数设置为图10所示,电机两端的输入电压及其平均值和有效值波形如图11所示,从上往下依次为电压瞬时值,电压平均值和电压有效值:图10 脉冲参数设置图11 电机两端的电压及其平均值和有效值波形2、电动机带不同负载时的仿真结果:①电动机所带负载为轻载时的情况如图12所示;②电动机所带负载为适当负载时的情况如图13所示;图13 电动机所带负载为适合负载时的波形③电动机所带负载为重载时的情况如图14所示;(二)占空比为50%时对系统的分析;1、在此种情况下,脉冲参数设置为图15所示,电机两端的输入电压及其平均值和有效值波形如图16所示,从上往下依次为电压瞬时值,电压平均值和电压有效值:图15 脉冲参数设置图16电机两端的电压及其平均值和有效值波形2、电动机所带负载为不同情况下的仿真结果:①电动机所带负载为轻载时的情况如图17所示;图17 电动机所带负载为轻载时的波形②电动机所带负载为适当负载时的情况如图18所示;图18 电动机所带负载为适合载时的波形③电动机所带负载为重载时的情况如图19所示;图19 电动机所带负载为重载时的波形(三)占空比为10%时对系统的分析;1、在此种情况下,脉冲参数设置为图20所示,电机两端的输入电压及其平均值和有效值波形如图21所示,从上往下依次为电压瞬时值,电压平均值和电压有效值:图20 脉冲参数设置图21电机两端的电压及其平均值和有效值波形2、电动机所带负载为不同情况下的仿真结果:①电动机所带负载为轻载时的情况如图22所示;图22 电动机所带负载为轻载时的波形②电动机所带负载为适当负载时的情况如图23所示;图23 电动机所带负载为适合负载时的波形③电动机所带负载为重载时的情况如图24所示:图24 电动机所带负载为重载时的波形四、结论分析:占空比相同时,电枢电流,励磁电流和电磁转矩波形基本相同,对于转速,重载情况下,随着负载的增加,转速会逐渐减小,甚至出现反转。

三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验

三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验

三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验摘要:本文在对三相桥式电压型逆变电路做出理论分析的基础上,建立了基于MATLAB的三相桥式电压型逆变电路的仿真模型并对其进行分析与研究,用MATLAB 软件自带的工具箱进行仿真,给出了仿真结果,验证了所建模型的正确性。

关键词:逆变;MATLAB;仿真第一章概述1.1电力电子技术顾名思义,可以粗略地理解,所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。

电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。

通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。

电力电子技术中所变换的"电能"和"电力系统"所指的"电力"是有一定差别的。

两者都指"电能",但后者更具体,特指电力网的"电力",前者则更一般些。

具体地说,电力电子技术就是对电能进行变换和控制的电子技术。

更具体一点,电力电子技术是通过对电子运动的控制对电能进行变换和控制的电子技术。

其中,用来实现对电子的运动进行控制的器件叫电力电子器件。

目前所用的电力电子器件均由半导体材料制成,故也称电力半导体器件。

电力电子技术所变换的"电力",功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦,也可以小到数瓦甚至是毫瓦级。

信息电子技术主要用于信息处理,而电力电子技术则主要用于电力变换,这是二者本质上的不同。

1.2电力电子技术的应用(1)一般工业中,采用电力电子装置对各种交直流电动机进行调速,一些对调速性能要求不高的大型鼓风机近年来也采用变频装置以达到节能的目的,除此之外,有些对调速没有特别要求的电机为了避免启动时的电流冲击而采用软启动装置,这种软启动装置也是电力电子装置。

电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水以及电镀装置均需要大容量整流电源。

电力电子产品还大量应用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

桥式变换器的仿真

桥式变换器的仿真

目录摘要1 设计原理 (1)1.1 开关电源 (1)1.2半桥逆变器 (1)1.2.1半桥逆变器的概述 (1)1.2.2 半桥变换器的电路结构及作用 (2)1.2.3 半桥变换器的工作原理 (3)1.3 全桥变换器 (3)1.3.1全桥变换器的概述 (3)1.3.2 全桥变换器的结构及作用 (4)1.3.3 全桥变换器的工作原理 (5)2 仿真电路的设计 (6)2.1 半桥变换器仿真电路 (6)2.2 全桥变换器的仿真电路图 (8)3 仿真结果及分析 (10)4 小结 (13)参考文献 (14)桥式变换器的仿真1 设计原理1.1 开关电源开关稳压电源的种类很多,有BUCK变换器、BOOST变换器、BUCK/BOOST变换器、正激变换器、反激变换器、推挽式变换器、半桥变换器、全桥变换器等,本次设计研究的是半桥和全桥变换器。

对开关电压的研究十分有意义,这是由于该开关电源有很多优越性:1、效率高。

开关电源的调整开关管工作在开关状态,截止期间,开关管无电流,因此不消耗功率,可大大提高效率,通常课达到80%~90%左右。

而传统的调整串联型稳压电源的晶体管一直工作在放大区,全部负载电流都通过晶体管,功耗就较大,因而效率很低,一般只在50%左右。

2、功耗小。

由于开关管在开关状态,功耗小,不需要采用打散热器。

而且功耗校使得机温升低,周围环境不会长期工作在高温环境下而损坏,有利于提高整机的可靠性和稳定性。

3、稳定围宽。

当开关电源输入电压在150~250V围变化时,都能达到很好的稳压效果,输出电压的变化在2%以下。

而且在输入电压发生变化时,始终能保持稳压电路的高效率。

因此开关稳压电源适用于电网电压波动很大的地区。

4、安全可靠。

开关稳压电路一般具有自动保护电路,当稳压电路、高压电路、负载出现故障或短路时,能自动切断电源,保护功能灵敏可靠。

1.2半桥逆变器1.2.1半桥逆变器的概述半桥逆变器实际上是由两个单端正激变换器组合而成的。

ZVZCS全桥变换器的设计及仿真分析

ZVZCS全桥变换器的设计及仿真分析
+× 2 2 )
() l 2 3 t  ̄t 时刻 变换 器 在 一 个 开 关 周 期 内有 十 种 开 关 t ~ t 时 刻 , 由于 D 导 通 ,此 时 开通 1 2 , 模 态 ,在 这 里我们 分析 前五个 模态 ,后 五个 Q ,则 Q 为 零 电压 开 通 ,原 边 电流 开 始减 , 模 态和 前面 相对称 ,t  ̄t 各个模 态分 析如 小 ,A 两 点 电压等 于 零 , D 和 D 导通 ,变 O 5 B 图3 8 示 。 —所 压器 原副 边 绕 组 电压 均 为 零 , 隔直 电容 c h () O 1t 时刻 电压 全部加 在原 边漏感 上 ,
。 。
一 一

键 参数 的 设 计方 法 ,并 通过 S b r 真 软件 的驱 动波 形 ,超 前和 滞后 臂 中点A 之 间的 ae仿 、B 厶 变压 器 原边 Q 放 电, 电容 k 对其 特 性进行 了仿 真分 析 。 电压 为 “ ,变压 器 原边 电流 i ,“ 为 隔直 充 电 ,因 为 电容 两 端 电压 不 能 突 变 ,所 以 1ZZ S . V C 全桥 变换 器 电路 电容 两端 电压 , “ 为 电路 输 出电压 。 Q 电压 缓 慢 上 升 , 为 零 电 压 关 断 , G 放 。 Z ZS V C 全桥变 换 器 电路的基 本原 理 : 分 析前做 如 下假设 : 电,原边 电流 继续给 隔直 电容 充 电。 Z Z S 桥 变 换 器 电路 拓 扑 如 图 l V C全 所 () 1所有 二极管 、开关 管 ( B ) I T 、电感、 G t 时 刻 , G 两 端 电压 放 电下 降到 零 , 1 电容 模型 均为 理想 : 示 ,Q 、Q 、 Q 、 Q 为开关器件IB , 。 , G T 开 关 管 Q 的反 并联 二极 管 D 自然 导 通 ,此 , Q 、 Q 为超 前桥臂 ,Q 、Q 为 滞后桥 臂 , , , () 2 隔直 电容 c 的容 值足 够大 ; b 时, 隔直 电容 上 的 电压 为 : D 、 Q 分别 为超 前桥 臂 Q 和 Q 的反 并联 二 。 , () 1 = ; 3 c= () L> 厶 Ⅳ ,其 中N 变 压 器 原 4 N X f> 为 边 与副边 的匝数 比。

单相h桥变换器的带截流反馈单闭环直流调速系统仿真

单相h桥变换器的带截流反馈单闭环直流调速系统仿真

单相h桥变换器的带截流反馈单闭环直流调速系统仿真
单相h桥变换器是一种用于改变交流电压频率的变换器,可用于调节和交流电的速度。

单相h桥变换器也可以用于单闭环直流调速系统。

以下是单相h桥变换器的带截流反馈单闭环直流调速系统的仿真步骤:
1. 准备电路图和硬件材料。

根据电路图和硬件材料,制作一个单相h桥变换器和一个直流滤波器。

2. 使用仿真软件进行仿真。

在仿真软件中,将单相h桥变换器和直流滤波器连接在一起,并设置一个适当的电源和负载。

3. 设置反馈参数。

在仿真软件中,设置反馈电压和反馈电流参数,以满足所需的反馈特性。

4. 进行仿真。

在仿真期间,观察单相h桥变换器的输出电压和频率,以及直流滤波器的输出电压和频率。

5. 分析结果。

根据仿真结果,分析单相h桥变换器的工作原理和性能参数,并根据需要进行修改和优化。

6. 编写代码。

使用计算机编程语言,编写控制单相h桥变换器的代码,以实现所需的调速功能。

7. 进行测试。

将代码和电路图连接在一起,并进行测试以验证其性能参数和正常工作。

在带截流反馈单闭环直流调速系统中,为了使单相h桥变换器工作稳定,需要设置反馈电压和反馈电流参数,以确保输出电压和频率
的稳定性。

同时,还需要根据反馈特性对单相h桥变换器进行优化,
以提高其效率。

单相桥式有源逆变电路在matlab中的建模与仿真

单相桥式有源逆变电路在matlab中的建模与仿真

单相桥式有源逆变电路在matlab中的建模与仿真由于近年来科学技术的迅猛发展,出现了许多新的电子元件,其中最重要的之一是单相桥式有源逆变电路。

随着新兴技术的发展,单相桥式有源逆变器已经成为电子工业中最重要的电路之一。

因此,仿真技术的发展已经有助于研究单相桥式有源逆变电路的特性和功能。

本文介绍了MATLAB在模拟单相桥式有源逆变电路的功能上的优点,并且结合仿真实例,详细介绍了如何使用MATLAB进行仿真,探讨了单相桥式有源逆变电路的特性和功能。

单相桥式有源逆变电路是一种单相驱动电路,其特点是体积小、重量轻,对输出电压、电流和功率有良好的控制能力,以满足多种应用要求。

主要应用领域包括家用电器、装饰、医疗、仪表和电动汽车等。

为了更好地研究单相桥式有源逆变电路,仿真技术已经发展成为一种常用的仿真方法。

MATLAB是当今最先进的建模和仿真软件,其拥有强大的仿真功能,可以对单相桥式有源逆变器的特性和功能进行精确的仿真。

为了实现MATLAB中单相桥式有源逆变器的仿真,首先需要在MATLAB中创建一个新的工程文件,然后在其中包含函数块图,变量块、控制块等。

函数块图可以帮助用户创建函数结构和参数,以实现对单相桥式有源逆变器各个模块的仿真和控制。

变量块可以为仿真建立参数,以模拟单相桥式有源逆变器的行为。

控制块可以实现单相桥式有源逆变器的调节,以便更好地模拟实际应用的情况。

使用MATLAB进行单相桥式有源逆变电路的仿真,可以更好地检验单相桥式有源逆变器的功率特性、响应特性以及控制特性。

通过MATLAB仿真,用户可以更好地了解单相桥式有源逆变器的运行特性和其他特性,从而可以更有效地实现应用。

总结来看,基于MATLAB的单相桥式有源逆变电路仿真是一种高效、精确的仿真方法,可以用来检验和优化单相桥式有源逆变器的结构和功能。

目前,已经有不少应用实例,证明MATLAB技术可以有效地完成对单相桥式有源逆变器的仿真和模拟。

MATLAB的强大功能和灵活的模块化特性,正在为研究单相桥式有源逆变器提供新的方向和可能性。

altiumdesigner实现三端口桥式直流变换器仿真

altiumdesigner实现三端口桥式直流变换器仿真

altiumdesigner实现三端口桥式直流变换器仿真摘要:1.引言2.Altium Designer 简介3.三端口桥式直流变换器原理4.仿真过程及结果5.总结正文:【引言】在电子电路设计中,变换器是一种重要的电源设备,可以将一种电压或电流转换为另一种电压或电流。

其中,三端口桥式直流变换器由于其高效率和灵活性,被广泛应用于各种电子设备中。

本文将介绍如何使用Altium Designer 软件实现三端口桥式直流变换器的仿真。

【Altium Designer 简介】Altium Designer 是一款专业的电子设计自动化(EDA)软件,可以用于设计、仿真和测试电子电路。

它提供了丰富的工具和功能,使得电子设计工程师可以高效地完成各种电子设计任务。

在本文中,我们将使用Altium Designer 的仿真功能,对三端口桥式直流变换器进行仿真。

【三端口桥式直流变换器原理】三端口桥式直流变换器是一种具有三个输入端和三个输出端的直流变换器。

它可以实现直流电压的升高、降低或反转。

其基本原理是利用四个开关器件,通过控制它们的开关时间,实现输入电压和输出电压之间的能量传递。

在仿真中,我们需要对开关器件的导通和截止进行精确的控制,以实现预期的输出电压。

【仿真过程及结果】首先,我们需要在Altium Designer 中创建一个新的仿真项目,并添加三端口桥式直流变换器的电路模型。

这个模型包括四个开关器件、四个电感和四个电容等元器件。

接下来,我们需要为每个开关器件设置合适的开关时间,以实现所需的输入和输出电压波形。

在完成电路搭建和参数设置后,我们可以启动仿真,观察输出电压波形是否符合预期。

如果结果不理想,我们可以通过调整开关时间或其他参数进行优化。

在经过多次调整后,我们最终可以得到一个性能优良的三端口桥式直流变换器仿真模型。

【总结】通过使用Altium Designer 软件,我们可以方便地实现三端口桥式直流变换器的仿真。

桥式可逆PWM变换器Matlab仿真

桥式可逆PWM变换器Matlab仿真

适用标准文案作业:桥式可逆 PWM 变换器的主电路由四个 IGBT 构成一个 H 桥,并且每一个 IGBT 上均反并联有电力二极管,电力二极管起到续流的作用采纳以下 2 种方式进行仿真,并进行比较剖析:Simulink 的 SimPowerSystemsOrCAD PSpice要求在文件组中画出详尽的原理图、给出元件的详尽模型和参数、仿真设置参数和仿真结果并进行剖析。

议论分类状况以下:(一)占空比为90%时对系统的剖析;(二)占空比为50%时对系统的剖析;(三)占空比为10%时对系统的剖析;在上边所分的三大类中,每一种又分为三小类。

进而对该系统的剖析尽量达到全面。

三小类为:①电动机所带负载为轻载时的状况;②电动机所带负载为适合负载时的状况;③电动机所带负载为重载时的状况;1、Simulink 的 SimPowerSystems(1)原理图以下列图所示(2)元器件参数设置脉冲发生器:逻辑算符:IGBT :直流电机参数:直流电机的励磁电压110V ,励磁电流0.5A ,额定转速2400r/min ,负载转矩· m。

(一)、占空比为90%时对系统的剖析;电动机所带负载为轻载时的状况;1、电机的输出电压波形图:2、电机的转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图:电动机所带负载为适合负载时的状况;1、电机的输出电压波形图:2、电机的转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图:电动机所带负载为重载时的状况;1、电机的输出电压波形图:2、电机的转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图:从以上波形图能够看出,当占空比为90%时,电机的输出电压在不一样负载的状况下不受影响。

而转速在不一样的负载下是变化的,轻载时转速略高于额定转速;适合负载时为额定转速;重载时低于额定转速。

电机启动时会产生较大的电枢电流,当转速趋于安稳的时候电枢电流趋近于零。

转矩的变化跟电枢电流近似。

(二)占空比为50%时对系统的剖析;电动机所带负载为轻载时的状况;1、电机的输出电压波形图:2、电机的转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图:电动机所带负载为适合负载时的状况;1、电机的输出电压波形图:2、电机的转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图:电动机所带负载为重载时的状况;1、电机的输出电压波形图:2、电机的转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图:从以上波形图能够看出,当占空比为 50%时,电机的输出电压在不一样负载的状况下不受影响。

单相桥式全控整流电路的仿真与分析

单相桥式全控整流电路的仿真与分析

单相桥式全控整流电路的仿真与分析一、综述当我们谈论电力转换,不得不提的一种重要电路就是单相桥式全控整流电路。

这种电路在我们的日常生活中有着广泛的应用,特别是在那些需要稳定直流电源的设备中。

那么这个电路到底有什么魔力呢?今天我们就来一起探讨一下。

首先我们要明白什么是单相桥式全控整流电路,简单来说它是一种将交流电转换为直流电的电路。

它的工作原理就像是一座桥梁,把交流电引导到直流电的世界。

这座“桥梁”有着独特的结构,能够让电流在转换过程中更加顺畅,更加高效。

随着科技的发展,这种电路的应用越来越广泛。

无论是在家庭中的电子设备,还是在工业领域的大型机器,甚至是在电动汽车中,都能看到它的身影。

它的出现极大地改变了我们的生活方式,让我们的生活变得更加便捷。

但是单相桥式全控整流电路也不是万能的,它也有自己的短板和需要改进的地方。

比如它的工作效率、能耗、稳定性等等,都是我们需要关注的问题。

那么如何更好地理解和优化这种电路呢?这就需要我们通过仿真和分析来深入研究了。

1. 背景介绍:简述单相桥式全控整流电路的重要性及其在电力电子领域的应用在我们的日常生活和工业应用中,单相桥式全控整流电路起着至关重要的作用。

大家都知道,在我们使用的许多电子设备中,都需要稳定的直流电源来保证其正常运行。

而单相桥式全控整流电路就是在电力电子领域里,帮助我们实现这一目标的重要工具之一。

在工业生产和日常生活中,单相桥式全控整流电路的应用非常广泛。

无论是我们的手机、电脑,还是工厂的大型机械设备,背后都有它的身影。

可以说它已经成为我们现代电力系统中不可或缺的一部分,因此对单相桥式全控整流电路的仿真与分析就显得尤为重要,这不仅能帮助我们更好地理解它,还能帮助我们更好地应用它,使其为我们的生活和工业带来更大的便利。

2. 阐述研究目的和意义:探讨仿真分析单相桥式全控整流电路的重要性及其对电路性能优化的作用探讨仿真分析单相桥式全控整流电路的重要性及其对电路性能优化的作用。

单相全桥逆变电路原理及单相桥式全控整流电路Matlab仿真

单相全桥逆变电路原理及单相桥式全控整流电路Matlab仿真

单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成,共4个桥臂,桥臂1和4为一对,桥臂2和3为另一对,成对桥臂同时导通,两对交替各导通180°电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形和半桥 电路的波形uo 形状相同,也是矩型波,但幅值 高出一倍,Um=Ud输出电流io 波形和半桥电路的io 形状相同,幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间,分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间+-VD 3VD 4单相半桥电压型逆变电路工作波形全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的, 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数,得其中基波幅值Uo1m 和基波有效值Uo1分别为ddo1m 27.14U U U ==πdd1o 9.022U U U ==πO OONu o U - U m ioVD 1 VD2VD1VD 2⎪⎭⎫⎝⎛+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d o上述公式对半桥逆变电路也适用,将式中的ud 换成Ud /2uo 为正负电压各为180°的脉冲时,要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现实际就是调节输出电压脉冲的宽度•各IGBT 栅极信号为180°正偏,180°反偏,且V 1和V 2栅极信号互补,V 3和V 4栅极信号互补•V 3的基极信号不是比V 1落后180°,而是只落后θ ( 0<θ <180°)•V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1VD 3VD 4采用移相方式调节逆变电路的输出电压u u u u i o u o t 2时刻V 1和V 2栅极信号反向, V 1截止, V 2不能立即导通,VD 2导通续流,和VD 3构成电流通道,输出电压为-U d到负载电流过零开始反向, VD 2和VD 3截止, V 2和V 3开始导通, u o 仍为- U dt 1时刻前V 1和V 4导通,输出电压u o 为u dt 1时刻V 3和V 4栅极信号反向,V 4截止,因i o 不能突变,V 3不能立即导通,VD 3导通续流,因V 1和VD 3同时导通,所以输出电压为零各IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形u u u u i o u o t 3时刻V 3和V 4栅极信号再次反向, V 3截止, V 4不能立刻导通, VD 4导通续流, u o 再次为零目录单相桥式全控整流电路仿真建模分析 ..................................................................................... 6 (一)单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) . (7)1.电路的结构与工作原理 .................................................................................................... 7 2.建模 ........................................................................................................................................ 8 3仿真结果与分析 ................................................................................................................. 4 4小结 ........................................................................................................................................ 6 (二)单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) .. (7)1.电路的结构与工作原理 .................................................................................................... 7 2.建模 ........................................................................................................................................ 8 3仿真结果与分析 ............................................................................................................... 10 4.小结 .. (19)u u u u i o u o(三)单相桥式全控整流电路(反电动势负载) (13)1.电路的结构与工作原理 (20)2.建模 (14)3仿真结果与分析 (16)4小结 (18)单相桥式全控整流电路仿真建模分析一、实验目的1、不同负载时,单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。

开关磁阻电机H桥式功率变换器仿真研究

开关磁阻电机H桥式功率变换器仿真研究

[5] Hao Chen, Xing Wang, Hui Zeng. Electromagnetic Design of Switched Reluctance Linear Machine[C]. Proceedings of 6th International Power Electronics and Motion Control Conference, 2009,836-840. [6] 赵争鸣,刘建政,孙晓英等.太阳能光伏发电及其应用[M].北京:科学出版社,2005,1-18. [7] 吕贝,邱海梅,张宇.太阳能光伏发电产业及现状[J].华电技术,2010,32(1):73-76. [8] Chen Hao. The Novel Wind Power-Solar Energy Photovoltaic Complementary Power Plant System[J]. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems, Series B. 2006, 1108-1112. [9] 戴朝波,林海雪.电压源型逆变器三角载波电流控制新方法[J],中国电机工程学报,2003,22(2):99-102. [10] 郭小强,邬伟扬,赵清林.新型并网逆变器控制策略比较和数字实现[J].电工技术学报,2007,22(5):111-116. [11] 陶永华,尹怡欣,葛芦生.新型PID控制及其应用[M].北京:机械工业出版社,1998,1-26. [12] Shoji Fukuka,Takehito Yoda.A Novel Current-Tracking Method for Active Filters Based on a Sinusoidal Internal Model[J]. IEEE Transsactions on Industry Applications, 2001, 37(3):888-894. [13] Adrian V.Timbus, Mihai Ciobotaru, Remus Teodorescu, Frede Blaabjery. Adaptive Resonant Controoler for Grid-Connected Converters in Distributed Power Generration Systems[C]. Applied Power Electronics Conference and Exposition,2006,1601-1606. [14] Hanju Cha,Trung-Kein Vu,Jae-Eon Kim. Design and Control of Proportional-Resonant Controller Based Photovoltaic Power Conditioning System[C]. Energy Conversion Congress and Exposition, 2009,2198-2205 [15] IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems[S].IEEE Std.2000,929-2000. 作者简介: 1.王小昆(1983- ),男,中国矿业大学硕士研究生,主要从事光伏并网逆变系统及电力电子研究 通信地址:江苏徐州中国矿业大学文昌校区教四楼205B, 邮编221008 2.胡贤新(1986- ),男,中国矿业大学硕士研究生,主要从事光伏并网逆变系统及电力电子研究 通信地址:江苏徐州中国矿业大学文昌校区教四楼205B, 邮编221008 开关磁阻电机H桥式功率变换器仿真研究 尹红梅 (中国矿业大学信电学院,江苏徐州, 221008) 摘 要:功率变换器是SRD系统的重要组成部分,本文分析了H桥型功率变换器主电路的结构和工作原理,然后根据电压平衡方程式编写了功率变换器的m文件,进而建立起SRD系统的仿真模型。

三相电压型桥式逆变电路仿真

三相电压型桥式逆变电路仿真

电力电子大作业题目试建立三相电压型桥式逆变电路仿真模型,通过仿真叙述阻感负载时180°方波驱动导通方式下的换相过程,重点分析φ<60°时的开关V5、V6、V1到V6、V1、V2中换流过程中由三个开关同时工作过渡到两个开关和一个二极管同时工作的换相过程及φ>60°时由两个开关和一个二极管同时工作过渡到一个开关和两个二极管工作的换相过程,并解释其产生原因。

给出两种状态下输出线电压、相电压和电流的波形。

参数:相电压220V,负载电阻10Ω,电感值自己设定。

要求:题目、仿真模型图、各种参数、仿真模型图各部分说明、工作过程叙述、两种状态的各种输出波形图、依据输出波形重点分析部分,结论。

篇幅:不限。

电路原理图:仿真电路电路参数电路参数的设定:依据题目要求相电压有效值为220V,而输出相电压UN U 的有效值与输入电压d U 满足关系UN U =0.471d U ,因此电源电压设为467V;实验仿真时该系统不允许直流电源直接并联电容,故将电源串连一个很小电阻0.001Ω;负载电阻为10Ω。

各触发脉冲参数:选取电抗值tan=2fL/R当选取 =40°时电感的参数=70°时电感参数仿真波形=40 时Φ=40°时的相电压波形图单位:X/s ,Y/VΦ=40°时的线电压波形图单位:X/s,Y/VΦ=40°时的相电流波形图单位:X/s,Y/A=70 时Φ=70°时相电压波形图单位:X/s,Y/VΦ=70°时线电压波形图单位X/s,Y/VΦ=70°时相电流波形图单位X/s,Y/V仿真模型说明1、电路原理图2、工作过程分析电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式为180°导电,即每个桥臂的导电角为180°。

同一相上下桥臂交替导电。

各相开始导电的时间依次相差120°。

在一个周期内,六个开关管触发导通的次序为V1-V2-V3-V4-V5-V6,依次相隔60°,任意时刻均有三个管子同时导通。

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目录摘要1 设计原理 (1)1.1 开关电源 (1)1.2半桥逆变器 (1)1.2.1半桥逆变器的概述 (1)1.2.2 半桥变换器的电路结构及作用 (2)1.2.3 半桥变换器的工作原理 (3)1.3 全桥变换器 (3)1.3.1全桥变换器的概述 (3)1.3.2 全桥变换器的结构及作用 (4)1.3.3 全桥变换器的工作原理 (5)2 仿真电路的设计 (6)2.1 半桥变换器仿真电路 (6)2.2 全桥变换器的仿真电路图 (8)3 仿真结果及分析 (10)4 小结 (13)参考文献 (14)桥式变换器的仿真1 设计原理1.1 开关电源开关稳压电源的种类很多,有BUCK变换器、BOOST变换器、BUCK/BOOST 变换器、正激变换器、反激变换器、推挽式变换器、半桥变换器、全桥变换器等,本次设计研究的是半桥和全桥变换器。

对开关电压的研究十分有意义,这是由于该开关电源有很多优越性:1、效率高。

开关电源的调整开关管工作在开关状态,截止期间,开关管无电流,因此不消耗功率,可大大提高效率,通常课达到80%~90%左右。

而传统的调整串联型稳压电源的晶体管一直工作在放大区,全部负载电流都通过晶体管,功耗就较大,因而效率很低,一般只在50%左右。

2、功耗小。

由于开关管在开关状态,功耗小,不需要采用打散热器。

而且功耗校使得机内温升低,周围环境不会长期工作在高温环境下而损坏,有利于提高整机的可靠性和稳定性。

3、稳定范围宽。

当开关电源输入电压在150~250V范围内变化时,都能达到很好的稳压效果,输出电压的变化在2%以下。

而且在输入电压发生变化时,始终能保持稳压电路的高效率。

因此开关稳压电源适用于电网电压波动很大的地区。

4、安全可靠。

开关稳压电路一般具有自动保护电路,当稳压电路、高压电路、负载出现故障或短路时,能自动切断电源,保护功能灵敏可靠。

1.2半桥逆变器1.2.1半桥逆变器的概述半桥逆变器实际上是由两个单端正激变换器组合而成的。

其中一个桥臂有两个特性相同、容量相等的电容器承担,每个电容承担二分之一的电源电压;另一桥臂由两个受PWM信号控制驱动的功率开关管承担,故称为半桥逆变器。

输出从两桥臂的中点取出,或接高频变压器隔离变压。

两个PWM信号互补。

半桥变换器高频变压器的磁芯也是双向磁化,工作在磁化曲线的第一象限和第三象限。

由于开关器件特性的不对称、驱动电路的不对称等原因,会引起直流分量,产生偏磁并可能因积累而使变压器磁饱和,产生过大的电流,使变压器的效率因损耗而降低,严重时会使开关器件损坏,因此在半桥路中应用防偏磁措施。

另外,由于强电磁干扰,两只开关管因误触发可能同时导通,即形成直通而造成逆变崩溃,为此应该有抗电磁干扰抑制措施,特别是驱动电路的屏蔽、布局工艺。

半桥电路单端正激、推挽电路相比,因开光管只承受电源电压的电压应力,可用于输入电压高的场合。

1.2.2 半桥变换器的电路结构及作用在高压开关电源中,功率输出大的一般都使用半桥式变换器电源电路。

其电路如图1-1所示。

它由两只电容和两只高压晶体管组成。

当两只晶体管都截止时,若两只电容的容量相等且电路对称,则电容中点a的电压为输入电压的一半。

当VTl导通时,电容C02将通过VTl、变压器初级绕组N1放电;同时,电容C02则通过输入电源、VTl和Tl的原边绕组Nl充电。

中点a的电位在充、放电过程中将按指数规律下降。

在VTl导通结束时,a点的电位为1/2Ui-ΔUi,且两只晶体管全都截止。

两只电容和两只高压晶体管的集射极间的电压基本上相等,都接近于输入电源电压的一半。

相反,VT2导通时,C02放电、C01充电,a点的电位将增至1/2Ui+△Ui,即a点电位在开关过程中将在1/2Ui的电位上以±ΔUi的幅值进行指数变化。

由此可见,在半桥式电路中,变压器初级线圈在整个周期中都流过电流,磁心利用得更充分。

半桥式变换器电路的主要优点是其电路中所使用的功率开关晶体管的耐压较低,绝不会超过输人电压的峰值;晶体管的饱和电压也降至最低;输入滤波电容的耐压也可以减小。

但是因为高频变压器上施加的电压幅值只有输入电压的一半,与推挽式电路相比,欲输出相同的功率,则开关晶体管必须流过2倍的电流。

所有双极性变换器,输出除采用全波还可以采用桥式整流或倍流整流,视应用场合而定。

图1-1 半桥变换器主电路结构图1.2.3 半桥变换器的工作原理半桥变换器和推挽变换器在电路构成上均可看成是由二个单端正激变换器的组合。

推挽变换器的一次侧是具有中心抽头的两个绕组,且磁路是耦合的。

每个单端正激电路有自己的一次绕组。

电源电压加在中心抽头处,以推挽方式形成正、负脉冲方波。

而半桥变换器的二个单端正激电路在一次侧共用一个绕组,以控制绕组电流反向的方法获得正、负脉冲方波电压。

1.3 全桥变换器1.3.1全桥变换器的概述全桥变换器的电路相当于两组双管正激式变换器电路的组合。

两组的驱动PWM 脉冲是互补的。

它由四个开关管构成,每一个桥臂有两个开关管。

高频变压器的一次侧接在两桥臂的中点对角线上,在电路形式上像一个电桥,且每个桥臂均用有源功率开关期间开关器件组成,故称全桥变换器。

全桥变换器的变压器磁芯也工作于双向磁化状态,即工作在磁化曲线I,III象限。

同板桥电路一样,也存在偏磁可能,导致变压器磁饱和现象发生,需要采取防偏磁措施。

为防止同一桥臂可能发生直通现象,需要精心设计驱动电路及抗干扰电路。

全桥变换器每次导通期间,形成两个管压降,其损耗较推挽变换器大,但开关截止时承受的电压应力为电源电压,是推挽电路的一半。

全桥变换器相对单管和双管推挽、半桥电路虽然复杂一些,但在选用与半桥相同规格开关功率器件时,可获得两倍半桥电路的输出功率。

由于开关管承受的电压应力低,因此全桥电路最适合于高输入电压大功率的应用场合。

其控制方式有双极性PWM控制、有限双极性PWM控制和移相控制。

1.3.2 全桥变换器的结构及作用全桥变换器典型的主电路如图1-2所示。

四个开关管VT1—VT4构成桥式电路,理论上,它们应该并联四只二极管VD1—VD4用于能量恢复,课清除漏感产生的部分瞬时过电压,但此原理图中没有画出。

变压器一次绕组N1接在对角线上,对角的开关管在PWM驱动信号作用下同时导通或截止,即VT1、VT4导通时,VT2、VT3截止、反之亦然。

在一次及二次绕组上形成极性相反的对称方波脉冲电压。

输出绕组为中心抽头。

二极管VD1—VD4构成桥式整流。

电感L、电容C0构成输出高频滤波器其纹波电压和电流的频率为二倍的开关频率。

串接在变压器一次绕组中的电容器C1,同半桥电路中的作用相同,用于隔离直流成分,防止磁饱和发生。

图1-2 全桥变换器主电路结构图1.3.3 全桥变换器的工作原理全桥变换器的控制方式有双极性PWM控制、有限极性PWM控制和移相控制三种方式,本设计只讨论传统的PWM控制全桥变换器的工作原理。

同半桥变换器一样的原因,研究分析其半周期的工作过程,即VT1、VT4导通与截止的过程。

另外半周期的工作过程,即VT2、VT3导通与截止的过程,与前半周相似,只是一次侧的电压电流极性及二次侧电压极性与前半周相反而已。

2 仿真电路的设计2.1 半桥变换器仿真电路利用MATLAB进行半桥变换器的仿真时,为了便于说明,进行了两种方式的波形仿真,分别为半桥变换器全波整流电路和桥式整流电路,其中全波整流电路电路图如图2-1所示,桥式整流如图2-2所示。

图2-1 半桥变换器全波整理仿真电路图2-2 半桥变换器桥式整流仿真电路图2.2 全桥变换器的仿真电路图用MATLAB中的simulink进行仿真,全桥变换器的仿真电路图同半桥一样,也采用了全桥变换器全波整流和桥式整流两种方式,分别如图2-3、图2-4所示。

图2-3 全桥变换器全波整流仿真电路图图2-4 全桥变换器桥式整流仿真电路图3 仿真结果及分析将上述四个电路图在MATLAB中进行仿真,在相同的元器件参数的条件下,得到的半桥变换器输出电压波形分别如图3-1、3-2所示图3-1半桥变换器桥式整流仿真波形图图3-2 半桥变换器桥式整流仿真将上述两半桥变换器波形图进行比较可知:1、半桥变换器全波整流和桥式整流都可以快速的得到平稳的直流波形,但是桥式整流的调节时时间更为迅速,由此说明桥式整流的调节性能较好一些。

2、仔细观察课以看出,桥式整流的输出波形略大,更加接近20V,则说明桥式的带负载能力更强一些。

3、在输出电压基本达到稳定后,桥式的上下波动比全波整流的要小,这也说明了桥式整流的稳定性好。

将上述四个电路图在MATLAB中进行仿真,在相同的元器件参数的条件下,得到的全桥变换器输出电压波形分别如图3-3、3-4所示3-3 全桥变换器全波整流仿真波形图图3-4全桥变换器桥式整流仿真波形图将全桥的两个波形进行比较,可以看出,也可以得出与半桥差不多的结论,即全桥变换器桥式整流电路比全波整流的调节性能好,带负载能力强,稳定性好。

最后,在将上述四种波形图进行统一比较,又可以发现全桥的性能又比半桥的好一些。

综上所述,可得出一下的结论:半桥变换器主要特性及使用场合:变压器利用率高;开关管承电压应力低,可做到与输入电压V相等,开关器件参数不一致是,有偏磁可能;漏感会引起占空比丢失;在相同Ip下,输出功率与单端正激相当。

适用于输入电压高、中等功率的场合。

全桥变换器主要特性及使用场合:变压器磁芯双向磁化,利用率高;开关管承电压应力低,可做到与输入电压V相等;在相同Ip下,输出功率比半桥高出一倍;开关器件参数不一致是,有偏磁可能性;驱动电路复杂,四组均需隔离;开关器件比半桥多出一倍。

适用于输入电压高、输出功率大的场合。

4 小结此次课程设计要求对开关电源的桥式变换器拓扑结构进行模拟仿真。

这一题目涉及到了电力电子装置,电力拖动,电力电子技术等许多知识,通过本次的课程设计,我对开关电源的知识有了更深层次的了解,了解了各种开关电源的拓扑和波形,并且学会了应用MATLAB对变换器电路进行仿真,由此,也加强了MATLAB仿真技术的应用能力,学会了用MATLAB绘制图形并进行仿真参数的调试,。

在做课程设计的过程中,遇到了很多这样那样的问题,比如在晶闸管管的选型上,计算公式的选取,再比如电气原理图的绘制等等。

这些都需要我们大量地查阅资料。

一次课程设计使我认识到了自身对于以前知识掌握地不牢固,同时也把以前所学的知识运用于实际,在帮助我把以前的知识查阙补漏的同时也使得我对于所学知识有了一个更高地认识,做到了学以致用,受益良多。

为今后的学习和工作打下了良好的基础。

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