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Universal Bridge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Pulse Generator产生，移相60度 输出电压频率为50Hz 1、180°导电模式仿真：

驱动信号可用6个Pulse Generator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。

(2)记录a相电流波形； (3)记录ab线电压波形； 如下图所示

UUa/V

Time/sIIa/A

Time/sUab/V

Time/s

(4)用Extra Library/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。

对相电压进行傅里叶分解得到下式

2Ud111Uan= sinωt+sin5ωt+sin7ωt+sin11ωt+⋯

对线电压进行傅里叶分解得到下式 Uan=

a相基波电压幅值: Ua=

2Ud

=0.637Ud=337.41V Ua

=67.48V Ua

=48.2V 2 Ud111

sinωt+sin5ωt+sin7ωt+sin11ωt+⋯ a相5次谐波电压幅值: Ua5=a相7次谐波电压幅值: Ua5=

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(discretize electrical model)，本题中采样时间可设为1e-6秒； 用Extra Library/discrete control blocks/discrete PWM generator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；

U

Ua/V

Time/sI

Ia/A

Time/sUab/V

Time/s

(4)在观察ab线电压波形的示波器中，将数据以“structure with time”格式保存在工作空间。 (5)双击“powergui”模块，单击“FFT Analysis”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

6m+1,m=0,1,…k=

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。

U

Ua/V

Time/sI

Ia/A

Time/sUab/V

Time/s

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。

3、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[440 0.002 0.04]，副边[220 0.002 0.04]，励磁支

路[200 200]

(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

UUa/V

Time/s

UaL/v

Time/s

频谱分析如下如所示

谐波成分明显较单重逆变少，THD值也有所减小