三相逆变电路MATLAB仿真

三相逆变电路仿真姓名：朱龙胜班级：电气1102学号：11291065日期：2014年6月6日指导老师：郭希铮北京交通大学计算机仿真技术作业六题目：三相逆变电路仿真直流电压530V；逆变器用UniversalBridge模块，器件选IGBT；逆变器输出电压频率50Hz；负载用阻感负载，电阻10欧姆，电感5毫亨，三相星接。驱动信号可用6个PulseGenerator产生，移相60度输出电压频率为50Hz1、180°导电模式仿真：驱动信号可用6个PulseGenerator产生，相互移相60°；仿真时间0.2s，算法ode23tb，最大步长限制为0.1ms。建立仿真模型如下图所示(1)记录a相电压波形；(2)记录a相电流波形；(3)记录ab线电压波形；如下图所示(4)用ExtraLibrary/Measurements/Fourier模块计算a相电压的基波、5次谐波、7次谐波幅值，并与理论公式对比。00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-400-2000200400Time/sUa/VUa00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-40-2002040Time/sIa/AIa00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-1000-50005001000Time/sUab/VUab对相电压进行傅里叶分解得到下式𝑈𝑎𝑛=2𝑈𝑑𝜋(sin𝜔𝑡+15sin5𝜔𝑡+17sin7𝜔𝑡+111sin11𝜔𝑡+⋯)对线电压进行傅里叶分解得到下式𝑈𝑎𝑛=2√3𝑈𝑑𝜋(sin𝜔𝑡+15sin5𝜔𝑡+17sin7𝜔𝑡+111sin11𝜔𝑡+⋯)𝑎相基波电压幅值:𝑈𝑎=2𝑈𝑑𝜋=0.637𝑈𝑑=337.41𝑉𝑎相5次谐波电压幅值:𝑈𝑎5=𝑈𝑎5=67.48𝑉𝑎相7次谐波电压幅值:𝑈𝑎5=𝑈𝑎7=48.2𝑉谐波次数Uah理论值(V)Uah测量值(V)1(基波)337.41337.45次谐波67.4867.47次谐波48.248.12方波逆变器(α=180°)的特点(1)只能调频，直流电压恒定时不能调压(2)谐波较大(3)直流电压利用率不高2、SPWM三相逆变器仿真：采用离散系统仿真，在命令行窗口中输入powerlib,将其中的“powergui”模块拖到仿真界面中，双击并选为离散仿真模式(discretizeelectricalmodel)，本题中采样时间可设为1e-6秒；用ExtraLibrary/discretecontrolblocks/discretePWMgenerator模块产生PWM信号，；选择三相桥式电路，载波频率设为1kHz，调制度0.9，频率50Hz；仿真时间0.1秒即可。(1)记录a相电压波形；(2)记录a相电流波形；(3)记录ab线电压波形；(4)在观察ab线电压波形的示波器中，将数据以“structurewithtime”格式保存在工作空间。(5)双击“powergui”模块，单击“FFTAnalysis”按钮，打开谐波分析界面。上面的子窗口显示电压波形，选择起始时间为0.04秒，两个周期，频率50Hz，最大频率5000Hz，画出ab线电压的频谱图，并与理论分析对比，指出谐波分布的特点。输出谐波的频率为𝑓=𝑛𝜔𝑐+𝑘𝜔𝑟,𝜔𝑐为载波频率，𝜔𝑟,调制波频率，其中𝑘={6𝑚+1,𝑚=0,1,…6𝑚−1,𝑚=1,2,…由上式可知，在载波频率的整数倍处的高次谐波不再存在。SPWM的谐波分布带有明显的“集簇性”，也就是一组一组地集中分布于载波频率的整数倍频两侧，而且在每一组谐波中，随着k的增大，即远离该组谐波的中心，则谐波幅值通常减小。另外，由于3的整数倍次谐波属于零序分量，故逆变器输出线电压中将不存在3的整数倍次谐波。所以该谐波中不含有3倍的50Hz谐波分量。(6)调制度改为0.5，频率25Hz，重复上述实验。00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-400-2000200400Time/sUa/VUa00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-40-2002040Time/sIa/AIa00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1000-50005001000Time/sUab/VUab通过对比第一种情况可知，调制度为0.5，f=25Hz时，交流电流中基波的含量（THD）为252%，所以负载电流的正弦度更好。由于调制度a的减小，所以输出电压中基波分量的幅值与第一种情况相比减小了。谐波分布特点：集中分布于载波频率的整数倍频两侧，而且在每一组谐波中，随着k的增大，即远离该组谐波的中心，则谐波幅值通常减小。仿真条件THD%输出基波电压幅值(V)载波频率𝜔𝑐=1kHz,调制波频率𝜔𝑟=50Hz，调制度𝑚𝑎=0.979.36238.5载波频率𝜔𝑐=1kHz,调制波频率𝜔𝑟=25Hz调制度,𝑚𝑎=0.9249.856.2800.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-400-2000200400Time/sUa/VUa00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-20-1001020Time/sIa/AIa00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1000-50005001000Time/sUab/VUab3、二重化电压型逆变器仿真：要求：(1)移相180°(2)变压器：10kVA，50Hz，原边[4400.0020.04]，副边[2200.0020.04]，励磁支路[200200](3)观察负载相电压的谐波频谱建立仿真模型如下图波形如下图所示频谱分析如下如所示00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-600-400-2000200400600Time/sUa/VUa00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-600-400-2000200400600Time/sUaL/vUaL谐波成分明显较单重逆变少，THD值也有所减小