三相逆变器matlab仿真

三相无源逆变器的构建及其MATLAB仿真1逆变器1.1逆变器的概念逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。1.3逆变器的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下：1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。4)…………….2三相逆变电路三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。图1三相逆变电路日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。4MATLAB仿真Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。图2系统Simulink仿真所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。输出经过一个三相变压器隔离后通入一个三相的RLC负载模块（ThreephaseparallelRLC）。加入了两个电压测量单元voltagemeasurement和voltagemeasurement1，并将结果输出到示波器模块Scope1.4.1仿真中的各个模块及其参数设定1)整流桥图3通用三相整流桥模块其中Numberofbridgearms（桥臂个数）为3，PowerElectronicdevice（电力电子器件）选用IGBT/Diodes（晶闸管）。2)SPWM脉冲信号发生器模块图4SPWM脉冲发生器图4为为控制通用三相整流桥产生SPWM的脉冲信号发生器，使用的是Matlab中的DiscretePWMGenerator模块。该模块的作用即为为产生PWM而用以控制IGBTs等电桥的脉冲信号。为该模块的参数设置，在Generatormode选项中选择3-armsbridge(6pulse),既三桥臂共需要六个脉冲信号用以控制如错误!未找到引用源。中所示的六个电子管。Carrierfrequency为载波频率，该频率的大小决定了一个周期内SPWM脉冲的密度Frequencyofoutputvoltage是输出电压的频率，此处设置为国内标准的50Hz。3)其他模块为模拟真实供电效果，在仿真系统中，整流桥输出的电压通入一个三相变压器后接入一个三相的RLC负载模块。三相变压器的原边为三角形绕组，副边为星型绕组。负载标称电压：220v，标称频率50Hz，有功功率：1000W，电感无功功率：0W，电容无功功率：500W。图5变压器及负载模块4.2仿真特性分析在仿真中，在整流桥的输出和变压器的输出加上了电压测量模块，并将测量显示在了一个示波器模块上。仿真时间设定为0.1s。如图6所示便是仿真后的输出结果，上部分为整流桥的输出波形，下部分为变压器副边的电压波形图6示波器输出波形将示波器的横轴时间设定为0.01s后的图形如下：图70.03s内的波形图观察波形可知，没半个周期输出的脉冲数为21个。4.2.1载波频率与输出电压频率改变对波形的影响1.将DiscretePWMGenerator模块中的载波频率有原来的1080Hz提高至2160Hz。所得波形如图8所示。图8载波频率为2160Hz时的波形图1可以清楚的观察到，PWM脉冲密度加大，正弦波形较原来更加光滑。放大后的波形图如下：图9载波频率为2160Hz观察图形可知，没半个周期内的脉冲个数为43个。由两个仿真结果可见，载波频率直接影响了波形的光滑度，载波频率越大波纹越小仿正弦效果越好。但也应注意到频率过高有可能对整流桥器件产生影响，所以也不能过于高。2.载波频率为1080Hz，将输出电压的频率提高为100Hz后：图10输出电压为100Hz载波频率1080图11放大图输出电压为100Hz观察波形，没半个周期内的脉冲个数为11个。改变输出电压后可以注意到，波纹想对于50Hz时变小了，但由于没半个周期内的脉冲个数由21个变为了11个，所以仿正弦效果大大下降了，可见如若提高输出电压的频率后，不改变载波频率，逆变效果会打折扣。可见，在提高了输出电压频率的同时，成比例的提高载波频率，便可以使得仿正弦波保持原来的波形质量。4.2.2改变负载对输出的影响将载波频率与输出电压频率固定为1080Hz和50Hz。a)去除负载后（既变压器副边开路）的仿真波形。图12去除负载后的仿真波形b)改变负载有功功率为100W。图13减小负载有功功率为100W的波形减小负载后可以发现，在系统启动的初期，波形不稳定有很大的震荡而后期则趋于稳定，波形与1000W时相比并无差别。c)改变负载有功功率为10KW的波形图14有功功率为10KW时的波形增加有功功率后，启动时波形震荡减小能够较快进入稳态。增大容性功率后，波形较之前更为光滑，但启动时产生了波动，但进入稳态后波形仿制效果更佳理想。结论通过应用Matlab软件，构建了一个使用无源型三相逆变电路供电的系统，并进行了仿真。在对获得的仿真波形分析中，定性地讨论了逆变器的两个主要参数——载波频率和输出电压频率以及不同负载对系统仿真结果的影响。获得以下结论：(一)在电压输出频率一定的情况下，载波频率的大小决定了每个周期内的仿正弦脉冲个数，即决定了正弦波形的仿制质量。(二)负载有功功率越大，系统进入稳态的时间越快，较小的负载有功功率会在暂态时产生很大的波动。(三)负载的容性无功功率的增大，一方面可以使得正弦电压仿制质量提高，但另一方面会在暂态时产生过大的过载电压，并且延缓系统进入暂态的时间。(四)负载的感性功率对于正弦电压的仿制并无太大影响。