18KVA三相逆变器设计与仿真

姓 名： 卢曰海

班 级： 11电气4班

学 号： 1110200a11

同组同学： 熊瑶 张强 张亮

目录

1.1技术要求 1

1.2三相逆变器电路 1

1.3交-直-交变压变频器交-直-交变压变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路，以便输出三相交流变频电源，图为6个电力电子开关器件VT1 ~ VT6 组成的三相逆变器主电路，图中用开关符号代表任何一种电力电子开关器件。

三相电压型逆变电路拓扑图

交-直-交变压变频器控制各开关器件轮流导通和关断，可使输出端得到三相交流电压。在某一瞬间，控制一个开关器件关断，同时使另一个器件导通，就实现了两个器件之间的换流。在三相桥式逆变器中，有180°导通型和120°导通型两种换流方式。 图2 负载输出电路

负载电感最小值计算

负载无功功率为 3-1

负载电感感抗为 3-2 负载电感L1为 (3-3)

负载电阻最小值计算

当cos 1时，负载电阻计算计算公式为公式(3-1)；当cos 0.8时，负载电阻计算公式为公式(3-2) 3-4 (3-5)

1.5滤波电容计算

滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以设计滤波电路时选择滤波电容取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍

滤波电容容抗为 4-1

滤波电容C为 4-2

实际取值360uF,由3个100uF的电容和6个10uF的电容构成

电容阻抗实际值为 (4-3)

1.6无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值

长期最大电流为 (5-1) 短期最大电流为 (5-2)

1.7无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值

长期电流峰值为 (6-1)

短期电流峰值为 (6-2)

1.8滤波电感计算

1.滤波电感的作用 1 .减小输出电压的谐波电压 2 .保证滤波电压的传输

2.设计滤波器时应该注意以下问题 1 .滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率(例60倍频) 2 .应该远小于1(即 3 .应较小

根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择

滤波电感L为 (7-1)

实际取值为2mH

所以滤波电感感抗为 7-2

滤波电路的固有频率为 (7-3)

满足要

1.9逆变电路输出电压

滤波及负载部分电路图，如图3所示

图3 滤波及负载部分电路图

在过载2倍的情况下：

1.时(即纯阻性)

电感电流与间的夹角为 (8-1)

电感电流为 8-2

电感上的压降为 8-3

逆变电路的输出电压为

(8-4) 2.时(即阻感性)

负载电感电流与滤波电容电流之差为 8-5

与之间的夹角为 (8-6)

电感电流为 8-7

电感上的压降为为 8-8

逆变电路的输出电压为

V 8-9

1.10主开关器件的耐压

主开关器件的耐压根据所有工作情况下的最高电压考虑，主开关器件所承受的最高电压一般出现在输入电压最高、输出负载最轻时，选主开关器件耐压为实际工作电压的2倍。

取逆变电路在过载情况下的输出电压的2倍，即。在留有一定裕量下，实际选650V耐压的开关器件。

1.11输出滤波模型

输出滤波电路图，如图4所示 图4 输出滤波电路

根据输出滤波电路写出如下关系式 (9-1) (9-2)

将式(9-1)、(9-2)变换形式后的式(9-3)、(9-4) (9-3) (9-4)

根据(9-3)、(9-4)画出输出滤波仿真模型，如图5所示 图5 输出滤波仿真模型

输出电压Vo与输入电压Vi的关系式为 (9-5)

闭环输出电压：

闭环系统特征方程： ……

闭环系统的动态响应性能取决于闭环极点在S平面的分布位置。

高阶系统动态性能由对立导极点决定：

作主导极点：

极点的配置法则希望特征方程： ……

对比、有： ......3

其中：，，，

将以上数据以及，代入可得到：

(其中n取10)

模型的建立：

1.12.整个三相逆变的仿真图：

内部小模块：

2.1 abc到dq和dq到abc

3.三相的输出电压波形(分别为abc)和a相突减负载，a相突加负载时波形：

分析：当突减负载时，电压先增大，后回到正常，而当突然增加负载时电压突然减小后回到正常。

A相傅里叶波形分析：

B相傅里叶波形分析：

C相傅里叶分析：

分析：对ABC三相傅里叶分析后THD的值都在5%以下，仿真效果良好，满足题目的要求。

1.12体会：通过这几天的努力，终于把三相逆变电路的设计和和仿真弄好了，通过这次设计和仿真我把以前电力电子的知识巩固了同时增加了我对电力电子的热爱，另一方面，我也能够更加熟练地使用MATLAB的可视化仿真工具Simulink这款软件。特别是在此过程中，常运用到许多Simulink工具模块，使我对MATLAB仿真有了更加深刻的理解，特别是此次通过对三项电压型桥式逆变电路的仿真，，并为我在将来的学