电力电子技术第六次研讨课报告

电力电子技术第六次研讨课报告

第一组雷芳菲宁家杨张航1 三相桥式电压型PWM逆变器以三相桥式电压型PWM逆变器为对象，研究其在不同调制度下，输出电压的频谱成分变化，依仿真波形分析其工作时序。仿真环境：MATLAB Simulink软件。仿真条件：直流侧电压1000V，调制波频率50Hz，开关频率30kHz，阻感负载R=10Ω，L=1mH。

1、2 仿真模型建立建立一个仿真模型，在Simulink中找到所需的交流电源、电压表、电流表、示波器、电感电阻负载、触发源等。将找到的各个模型按电路正确连接起来，如图1所示：图1 三相桥式电压型PWM逆变器电路仿真电路图1、3 仿真参数设置及仿真结果按前面要求设置好仿真参数，直流侧电压1000V，调制波频率50HZ，开关频率30kHZ，阻感负载R=10Ω，L=1mH，三相共用一个载波信号，载波幅值设为1，在调制度为

1、0、

8、0、5时，分析输出线电压的频谱成分。（1）调制度

a=1：（2）：调制度a=0、8：（3）调制度a=0、5：(4)工作时序仿真波形：1、4 仿真波形分析输出电压频谱分析：共用载波信号时，输出的线电压中，所包含的谐波角频率为：式中，

n=1,3,5,……时，k=3(2m-1）1，m=1,2,……；n=2,4,6,……

时,m=0,1,……时，k=6m+1;m=1,2,……时，k=6m-1由此知，谐波中不含低次谐波，只含有ωc及其倍数次附近的谐波，谐波中幅

值较高的是ωc+2ωr,2ωc+ωr,这些谐波是很容易滤除的。工作时序分析：三相桥式PWM逆变电路，三相的调制信号、、依次相差120，U、V、W各相功率开关器件的控制规律相同，以U相为例，当>时，给上桥臂V1导通信号，给下峭壁V4关断信号；当<时，给上桥臂V1关断信号，给下桥壁V4导通信号。V4和V1的驱动信号始终是互补的。V相及W相的控制方式和V相相同。2 单相全桥结构PWM整流器以单相全桥结构PWM整流器为对象，直流侧采用恒压源，控制输出电流，使变流器工作于四个象限。可以改变输出电流与相角。仿真环境：MATLAB Simulink软件。仿真条件：单相全桥PWM整流电路，系统频率50Hz，开关频率20KHz，交流电源220V，交流侧电感4mH，直流侧恒压源500V，交流侧电流10A且与交流电源电压同相位。

2、1 单相全桥结构PWM整流器电路基本工作原理图2 单相全桥结构PWM整流器对图中电路中V1~V4进行SPWM控制，则uAB也为SPWM波且含有与正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波有关的高次谐波，而不含低次谐波。高次谐波由于电感存在影响可以忽略。当正弦波频率与电源频率相同时，is也为与电源频率相同的正弦波。在交流电源一定情况下is幅值和相位仅由uAB的基波分量及其与us的相位差决定。改变uAB的相位和幅值可以使is与us相位差为所需任意角度，但由于弧度值较小，计算有效位数对误差影响大，所以我们采取调整交流电压源的相角代替调整uAB相角，其效果相同。图3 电阻负载时斩控式

交流调压电路的波形如上图所示，Us、UL、UR和Is分别为交流电源电压、电感电压、电阻电压和is的相量。图3(a)中，UAB滞后Us，Is与Us同相位，电路工作于整流状态，且功率因数为1；图3(b)中，UAB超前Us，Is与Us相位相反，电路工作在逆变状态；图3(c)中，UAB滞后Us，Is超前Us90，电路变为静止无功功率发生器；图3(d)中，通过对UAB幅值和相位的控制，可以使得Is比Us超前或滞后任意相位。2、2 参数计算在我们实际的仿真中，题目要求交流侧电流10A与交流侧电源电压同相位，把交流电源看成计算可得所需各参数。

Us=220VUR=Is*R=10A*8?=80VUL=jwlIs=4πjUab=(UR+Us)2+UL2V α=UabUd=0、849θ=arctanULUR+US=2、398根据仿真条件，调制波周期为50Hz，开关频率为20kHz。题目要求我们调节UAB的幅值与交流电源相位以及电阻值，来达到要求的工作状态。设置调制波幅值a=0、5585，调制波相位超前电压源-2、2118经仿真即得所求波形。调整参数，可使其四象限运行，计算步骤同上，具体参数见下表。相角差018090-90幅值0、0、0、0、相角-2、5、45-45电阻8Ω8Ω22+0、4*pi Ω22-0、4*pi Ω电流基波相角-2、574-1

75、5-

43、2944偏差0、17

80、

61、71

12、3 仿真模型建立图4单相全桥结构PWM整流器电路仿真电路图2、4 仿真结果（1）电流电压反相：

Us=220VUR=Is*R=10A*8?=80VUL=jwlIs=4πjUab=(UR+Us)2+UL2V α=UabUd=0、849θ=arctanULUR+US=2、398整体波形：局部放大：幅值相角图：基波：电流有效值：（2）电流电压反相：

Us=220VUR=Is*R=10A*8?=80VUL=jwlIs=4πjVUab=(UR-

Us)2+UL2Vα=UabUd=0、3976θ=arctanULUS-UR=5、129整体波形：局部放大：幅值相角图：基波：

微调调制度为0、411时：电流有效值：（3）电压超前90度：Us=220VUR=Is*R=10A*

23、25?=2

32、5VUL=jwlIs=4πjVUab=(UL+Us)2+UR2Vα=UabUd=0、9303θ=arctanULUR+US=45整体波形：局部放大：幅值相角图：基波：

进行微调：幅值：9、07相角：45电阻：

23、5917Ω电流有效值：（4）无功补偿2（电流超前90度）Us=220VUR=Is*R=10A*

20、74?=207、4VUL=jwlIs=4πjVUab=(US-

UL)2+UR2Vα=UabUd=0、82973θ=arctanULUR+US=-45整体波形：局部放大：

幅值相角图：基波：电流有效值：