matlab三相逆变电路设计与仿真

18KVA三相逆变器设计与仿真

*名：***

班级： 11电气4班

学号： *******a11

同组同学：熊瑶张强张亮

目录

1.1技术要求 1

1.2三相逆变器电路 1

1.3交-直-交变压变频器的工作原理 1

1.4负载参数计算 2

1.5滤波电容计算 3

1.6无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值 3 1.7无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值 3

1.8滤波电感计算 4

1.9逆变电路输出电压 4

1.10主开关器件的耐压 6

1.11输出滤波模型 6

1.1

2.整个三相逆变的仿真图8

1.13.体会13

1.1技术要求

1、输出电压V0（相）：220V

2、输出功率P0：18KVA

3、输出频率f：50HZ

4、过载倍数：1.5倍

5、负载功率因数cos ：0.8-1

6、输入电压 380±10%

7、输入频率 50Hz±10%

1.2三相逆变器电路

交-直-交变压变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路，以便输出三相交流变频电源，图1为6个电力电子开关器件VT1 ~ VT6 组成的三相逆变器主电路，图中用开关符号代表任何一种电力电子开关器件。

图1三相电压型逆变电路拓扑图

1.3交-直-交变压变频器的工作原理

控制各开关器件轮流导通和关断，可使输出端得到三相交流电压。在某一瞬间，控制一个开关器件关断，同时使另一个器件导通，就实现了两个器件之间的换流。在三相桥式逆变器中，有180°导通型和120°导通型两种换流方式。

电压型三相桥式逆变电路如图2所示。电路由三个半桥电路组成，开关管可以采用全控型电力电子器件（图中以ＩＧＢＴ为例），ＶＤｌ～ＶＤ６为续流二极管。电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式为180°导电型，即每个桥臂的导电角为180°。同一相上下桥臂交替导电。各相开始导电时间一次相差120°这样，在任意瞬间，将有三个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面两个臂同时

导通，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相的上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流。在一个周期内 ，６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，导通的组合顺序为Ｖ１-Ｖ２-Ｖ3，Ｖ２-Ｖ3-Ｖ４，Ｖ3-Ｖ４-Ｖ５，Ｖ４-Ｖ５-Ｖ６，Ｖ５-Ｖ６-Ｖ１，每种组合工作。

1.4负载参数计算

负载输出部分电路图，如图2所示

L

0•

U '

L i

'L

图2 负载输出电路

负载电感最小值计算

负载无功功率1L Q 为

KVA S Q O L 8.1037sin 18sin 1=︒⨯==ϕ (3-1) 负载电感感抗1L Z 为 Ω=⨯==481.410800

22022012

1L O L Q V Z (3-2) 负载电感L1为 mH f Z L L 265.1450

2481.4211=⨯==ππ （3-3）

负载电阻最小值计算

当cos θ=1时，负载电阻计算计算公式为公式（3-1）；当cos θ=0.8时，负

载电阻计算公式为公式（3-2）

Ω=÷=÷=689.21800022022

o o p V R (3-4)

Ω=⨯==361.38

.0180002202

2

θCOS S V R O O （3-5）

1.5滤波电容计算

滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以设计滤波电路时选择滤波电容取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍

滤波电容容抗C Z 为

Ω=⨯==962.8481.4221L Z Zc (4-1) 滤波电容C 为

F fZ C L μππ177.355962

.85021

211

=⨯⨯=

=

(4-2)

实际取值360uF,由3个100uF 的电容和6个10uF 的电容构成 电容阻抗实际值 1C Z 为 842.810

3605021

216

1=⨯⨯⨯=

=-ππfC

Z C （4-3）

1.6无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值

长期最大电流（长）O I 为 A I O 515.85）842

.8220（）689.2220（2

2)长(=+=

（5-1）

短期最大电流短）(0I 为 219.125）842

.8220（）689.22205.1（2

2)短(o =+⨯=I

（5-2）

1.7无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值

长期电流峰值长）(OP I 为

A I I O OP 936.120515.8522)()(=⨯==长长 （6-1） 短期电流峰值短）(OP I 为

A I I OP 086.177219.12522o )短(=⨯=

= （6-2）

1.8滤波电感计算

1.滤波电感的作用

1).减小输出电压的谐波电压 2).保证滤波电压的传输

2.设计滤波器时应该注意以下问题

1).滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率（例60倍频） 2).LC 2ω应该远小于1（即12<

R

L

ω应较小

根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择6.0=L ω 滤波电感L 为 mH f L 910.150

26

.026.0=⨯==ππ （7-1） 实际取值为2mH 所以滤波电感感抗L Z 为

Ω=⨯⨯⨯===-6283.010250223ππωfL L Z L (7-2) 滤波电路的固有频率'f 为 HZ LC

f

566.18710

36010

221

216

3

'

=⨯⨯⨯=

=

--ππ （7-3）

1000152.02<<=LC ω满足要

1.9逆变电路输出电压

滤波及负载部分电路图，如图3所示