单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB仿真

学号**********

天津城建大学

控制系统仿真

大作业

单相整流—逆变电路仿真模型

学生姓名王飞虎

班级13电气12班

成绩

控制与机械工程学院

2014年6 月20 日

目录

一、仿真电路原理图： (3)

二、单相桥式不可控整流原理： (3)

三.电路搭建 (5)

四.元件提取 (5)

五.参数设置 (6)

六.结果分析 (12)

七.结论： (13)

参考文献： (13)

绪论：

整流(AC/DC)就是整流，是指将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这正变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。

逆变(DC/AC)，按负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。如果把逆变电路的交流侧接到交流电源上，将直流电能经过直—交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电返回到电网上去，叫有源逆变，其相应的装置是有源逆变器。而将直流电能经过变换逆变成交流电能直接消耗在非电源性负载上者，叫无源逆变，其相应的装置是变频器。

逆变与整流是变流装置的两种不同工作状态，能在同一套变流装置上实现，只是其工作条件不一样而已。

一、仿真电路原理图：

仿真电路原理图

二、单相桥式不可控整流原理：

本实验使用单相桥式不可控电路，也就是电力二极管。桥式整流电路如图1所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。

单相桥式不可控整流逆变电路

桥式整流电路的工作原理如图2所示。在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。

在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即：UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL。流过每个二极管的平均电流为：ID = IL／2 = 0.45 U2／RL.、每个二极管所承受的最高反向电压为：Urm=1.414U2。

目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。PWM 逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。其计算法和调制法分别如下：计算法：根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形。

调制法：输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求。调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波。

实验：单相整流—逆变电路的仿真模型

三.电路搭建

元件路径

万用表Multimeter SimPowerSystems/ Measurements / Multimeter

交流电源 AC50*√2SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source

离散PWM发生器模块SimPowerSystems /Extra Library/ Discrete Control Blocks/

Discrete PWM Generator

信号终结模块Terminator Simulink/Commonly Used Blocks/Terminator

支路RLC SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch

负载RL SimPowerSystems/Elements/Series RLC Load

整流桥Bridge SimPowerSystems/Power Electronics/Universal Bridge 电压测量 Vd SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement 示波器Scope Simulink/Sinks/Scope

五.参数设置

不控整流桥参数设置如上图。

逆变桥参数设置如上图。交流电源模块幅值为70.7V，频率为50Hz。

滤波电感L1为80e-3。滤波电感L2为30e-3。

滤波电容C1为1800e-6。滤波电容C2为320e-6。

RL负载参数设置对话框

离散PWM发生器参数设置对话框

万用表参数设置对话框

六.结果分析

在仿真参数设置里，仅设置仿真开始时间为哦，停止时间设置为0.5s，采用Ode23tb算法，其他参数采用系统默认设置。

输出电压波形图

上图为万用表自动绘制的，波形图为两列四行，其顺序与前图万用表的参数设置一致：第一行为不控整流桥二极管的端电压Usw1与流经二极管的电流Isw1；第二行为逆变桥IGBT管的端电压Usw1与流经IGBT 管的电流Isw1；第三行为整流桥输出电压Udc与逆变桥输入电压Udc；第四行为RL负载的端电压Ub与流经负载的电流Ib。

七.结论：

输出负载电压波形还由示波器检测输出并且显示出来，当PWM脉冲发生器调制度设置为m=0.5时，且设置“Frequency of output voltage（Hz）”设置正弦调制波频率为50Hz与100HZ时，在变频过渡过程结束后的0.45~0.5s 的区间内，输出负载电压波形频率也就是设置的50Hz与100Hz，正弦波输出规范而无畸形、逼真，效果十分理想。

单相50Hz交流电源经单相不控整流环节，进行LC滤波后即为中间直流环节。再进入PWM逆变，又一次LC滤波后，连接到需要不同于50Hz的交流电单向负载。

实验可以实现这项目的，而且图形都是很标准，可以说算的上达到预期的目的，对于不可控电路来说，还是有点难度。实现了不用频率不同电压的整流逆变的过程，模型仿真简单，但是具体到每一块的理论还是很广的

参考文献：

[1] 王云亮，周渊深．电力电子技术[M]．北京：电子工业出版社，2000

[2] 黄忠霖，黄京．电力电子技术的MATLAB实践[M] 北京：国防工业出版社，2009．1

[3] 王兆安，黄俊．电力电子技术．北京：机械工业出版社，2000

[4] 丁道宏．电力电子技术．北京：航空工业出版社，1999

[5] 林辉，王辉．电力电子技术．武汉：武汉理工大学出版社，1999