三相电压型桥式逆变电路的MATLAB仿真研究

..基于三相电压型桥式逆变电路的仿真研究朱本玉（华东交通大学，江西南昌）摘要：根据电压型三相桥式逆变电路的工作原理以及特点，采用Simulink中的相关模块建立仿真模型，从而对三相桥式逆变电路进行仿真研究。本文为三相电压型桥式逆变电路的设计提供了验证方法。关键词：Ｍａｔｌａｂ；三相桥式逆变电路；动态仿真中图分类号：****文献标识码：***文章编号：*******1、引言无源逆变在交流电机变频调速，感应加热，不间断电源等方面应用十分广泛，要求其输入基波功率大、谐波含量小、逆变效率高、性能稳定可靠。本文利用MATLAB/Simulink中的电力系统仿真工具箱Simpowersystems对逆变电路惊醒仿真，通过仿真将其与三相正弦工频电源进行性能比较，并得出结论。2、三相桥式逆变电路的工作原理电压型三相桥式逆变电路如图１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。各相开始导电的时间一次相差120°。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Ｖ１Ｖ２Ｖ3，Ｖ２Ｖ3Ｖ４，Ｖ3Ｖ４Ｖ５，Ｖ４Ｖ５Ｖ６，Ｖ５Ｖ６Ｖ１，每种组合工作。３、三相桥式逆变电路的仿真模型a．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。b．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。c．将电路元器件模块按降压斩波电路原理图连接起来组成仿真电路。如图1－2所示。..gmCEv6gmCEv5gmCEv4gmCEv3gmCEv2gmCEv1v+-V5v+-V4v+-V3v+-V2v+-V1v+-VScope3RPulseGenerator5PulseGenerator4PulseGenerator3PulseGenerator2PulseGenerator1PulseGeneratorDC1DC21D6D5D4D3D2D1i+-C4、参数设置如下..V1的脉冲的设置如上,V2的脉冲将“Phasedelay”设置为-0.01/6,V3的脉冲将“Phasedelay”设置为-0.04/3,V4的脉冲将“Phasedelay”设置为-0.01,V5的脉冲将“Phasedelay”设置为-0.02/3,V6的脉冲将“Phasedelay”设置为-0.02/6,负载的参数调整如上。5、仿真图形及程序如下00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-2000200U相输出电流波形t/siu/A00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-2000200U相相电压输出电压波形t/su(UN`)/V00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-2000200V相相电压输出电压波形t/su(VN`)/V00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-2000200W相相电压输出电压波形t/su(UN`)/V..00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-5000500U相相电压输出电压波形t/su(UN)/V00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-50050u(NN`)电压波形t/su(UN`)/V00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-2000200负载线电压波形t/su(UV`)/V①clcsubplot(4,1,1);plot(a.time,a.signals(1,1).values);title('U相输出电流波形');xlabel('t/s');ylabel('iu/A');gridsubplot(4,1,2);plot(a.time,a.signals(1,2).values);title('U相相电压输出电压波形');xlabel('t/s');ylabel('u(UN`)/V');gridsubplot(4,1,3);plot(a.time,a.signals(1,3).values);title('V相相电压输出电压波形');xlabel('t/s');ylabel('u(VN`)/V');gridsubplot(4,1,4);plot(a.time,a.signals(1,4).values);title('W相相电压输出电压波形');xlabel('t/s');ylabel('u(UN`)/V');grid②clc..subplot(3,1,1);plot(a.time,a.signals(1,5).values);title('U相相电压输出电压波形');xlabel('t/s');ylabel('u(UN)/V');gridsubplot(3,1,2);plot(a.time,a.signals(1,6).values);title('u(NN`)电压波形');xlabel('t/s');ylabel('u(UN`)/V');gridsubplot(3,1,3);plot(a.time,a.signals(1,7).values);title('负载线电压波形');xlabel('t/s');ylabel('u(UV`)/V');grid6、结论通过仿真和分析，可知三相桥式逆变电路的输出电压受控制角ａ和负载特性的影响，文中应用Ｍａｔ一ｌａｂ的可视化仿真工具Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对单相全控桥有源逆变电路的仿真结果进行了详细分析，并与相关文献中采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕ一ｌｉｎｋ对三相桥式逆变电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。应用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕ一ｌｉｎｋ进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。参考文献［1］王兆安，刘进军.电力电子技术．机械工业出版社.２００9，３３（１０）：１３４９－１３５８．［２］孙博，姚建铨．基于光学方法的太赫兹辐射源［Ｊ］．中国激光，２００６，３３（１０）：１３４９－１３５８．［３］张彩虹，王嫒嫒，盖博．基于远红外激光源的太赫兹成像［Ｊ］．超导技术，２００７，３５（３）：２４５—２４７．