【电力电子技术DC-AC】单相方波逆变电路 Simulink仿真
电力电子技术 单相方波逆变电路 Simulink仿真
- 一、拓扑结构
- 二、工况分析
- 三、稳态分析
- 1.t0时刻
- 2.t1时刻
- 3.对输出电压uo进行分析
- 四、Simulink仿真分析
- 1.问题提出
- 2.分析问题
- 3.Simulink元件选取
- 4.电路连接图
- 5.实际效果图
- 6.仿真结果分析
- 五、仿真文件获取
- 1.积分获取
- 2.免费获取
- 六、其余电力电子电路仿真分析
一、拓扑结构
单相全桥方波逆变电路的拓扑结构如下：
二、工况分析
下面是开关管1、3和2、4分别交替工作时，相关物理量的波形图：
三、稳态分析
按照拓扑结构图规定的正方向，假定电路已经进入稳态。
1.t0时刻
①S1、S3的门极驱动信号到达，同时S2、S4因门极信号撤除而关断，输出电压为Ud。
②由于负载的感性特性，负载滞后输出电压一个角度，在此期间(t0~t1)电流为负。
③在t0时刻负载电流从S2、S4切换到S1、S3的反并联二极管D1、D3，这个过程称为强制换流。
④此后负载电感的磁场储能向直流目前馈送，负载电流的绝对值指数式下降，直到负载电流过零。
2.t1时刻
①负载电流达到零值并开始转变方向与uo同向，电流从桥臂二极管D1、D3自然转移到桥臂S1、S3，这一过程为自然换流。
②此后能量从直流母线向负载传递，负载电流指数式上升，直到开关状态发生改变。
3.对输出电压uo进行分析
对输出电压uo进行傅里叶展开，得到：
输出电压的基波峰值为：
其有效值为：
直流电压利用率是逆变电路的一个重要指标，它的物理含义是表示一定幅值的直流电压可以逆变产生的交流输出电压基波峰值或有效值的大小。方波逆变器输出电压的基波峰值为直流电压的1.273倍，其直流电压利用率相对于其他种类逆变器是相当高的，这是方波逆变器的最大优点。
四、Simulink仿真分析
1.问题提出
完成单相全桥方波逆变电路的仿真，开关管选用IGBT，直流电压为300V，阻感负载，电阻1Ω，电感2mH。
2.分析问题
需要构造四个脉冲发生器ug1、ug2、ug3、ug4，且幅值均为1、频率均为50Hz，占空比均为50%。其中ug1和ug3滞后0s，ug2和ug4滞后0.01s。
3.Simulink元件选取
直接搜索名字获取即可。
①电源模块：powergui
②直流电源：DC Voltage
③IGBT/Diode
④Pulse Generator
⑤Series RLC Branch
⑤THD和Fourier模块
⑥测量及显示模块
其中Multimeter设置如下：
⑦demux
4.电路连接图
5.实际效果图
6.仿真结果分析
①图中自上而下的三个输出分别为：逆变器输出的交流电压、逆变器输出的电流、直流侧电流波形。
②直流电为负期间，电流通过反并联二极管流向电源，负载电感的磁场储能向直流母线馈送；
③直流电为正期间，电流通过IGBT流行负载。
④若无纯阻性负载，则输出电流无波动，可以得到如下结果：
⑤根据傅里叶模块，逆变器输出的交流基波电压幅值为381.4V，与理论值（1.273Ud）相符。交流电压的THD为48.4%。可见单相方波逆变器输出电压的基波幅值大于直流电压，其电压利用率高，但同时谐波含量大，难以满足多数负载的要求。
五、仿真文件获取
1.积分获取
MATLAB2017版本Simulink：单相方波逆变电路
可以自己搭建，或者直接用这个做好的。调节不同的参数观察输出，和书上的理论图对应学习分析。
2.免费获取
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六、其余电力电子电路仿真分析
其余电力电子电路参考这里
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