毕业设计----运用MATLAB对直流、交流电路的建模

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1、第 1 页 共 33 页 1 1 绪论绪论 所谓逆变，就是与整流相反，把直流电转化成某一固定频率或可变频率的交 流电（DCAC）的过程。逆变电路的应用非常广泛。在众所周知的各种电源中， 化学能电源、太阳能电池等都是直流电源，当这些电源向交流负载供电时，就必 须经过逆变电路，将其转换为所需频率的交流电 【1】 。 逆变电路的另一主要应用就是变频，在这种应用中，变频器多采用简介变频 方式，负载可以是感应加热设备、调速电机或其它形式的用电设备。 随着电力半导体器件的发展，逆变电路的应用范围不断得以拓宽，它几乎渗透 到国民经济的各个领域。利用全控器件组成逆变电路是今后发展的趋势，因为它 具有功率密度高

2、、性能好、体积小、重量轻等优点，因而必然会再不同容量范围 内取代晶闸管组成逆变电路，尤其是随着半导体执照技术的发展，由 IGBT 等新 型电力电子器件在这一领域独领风骚的时代已经来临 【2】 。 无源逆变在交流电机变频调速、感应加热、不间断电源等方面应用十分广泛， 要求其输出功率大、 谐波含量小、 逆变效率高、 性能稳定可靠。 本文力用 MATLAB Simulink中电力系统仿真工具箱Simulink powersystems对逆变电路进行仿真， 并通过仿真三相工频电源进行比较并得出结论。 第 2 页 共 33 页 2 2 电压型三相桥式逆变电路电压型三相桥式逆变电路 2 2.1 .1 电压

3、型三相桥式逆变器的基本电路电压型三相桥式逆变器的基本电路 如图 2.1 所示为电压型三相桥式逆变器的基本电路， ，在实际电路中直流侧 一般只有一个直流电源，但为了分析方便常将其看成两个电源串联而成, ,其间假 象一个中点 N 。 图 2 2.1.1 电压型三相桥式电路 由于逆变电路输入端施加的是直流电压源，所以，若功率开关器件 1 S 6 S采用晶闸管时， 就必须添加某种形式的强迫换流电路。 而 1 S 6 S采用GTO、 GTR 、IGBT 、MOSFET 等全控器件时，则可利用则可利用驱动信号控制其导 通与关断。图中 1 D 6 D与 1 V 6 V反相并联的续流二极管，其作用是为感性负载

4、 提供续流回路，避免功率器件承受过高的瞬态电压。本仿真采用 IGBT 作为开关 器件 【3】 。 2.2 IGBT 驱动类型驱动类型 本仿真采用的是 180导电型如图 a。所谓的 180导电型，是指每个开关元 件在每个周期内连续导通 180，关断时间也是 180，同一相即同一半桥上、下 两个桥臂交替导电，即换相是在同一桥臂的上、下两个开关之间进行的， ，也成纵 向换相或纵向换流。每隔 60有一个元件发生换相，在任一瞬间总有三个桥臂参 与导电 【3】 。 2 2.3 .3 电压型三相桥式电路的工作原理电压型三相桥式电路的工作原理 由于换相是在同一桥臂的上、下两个桥臂中进行，为避免同一桥臂上上、 下两个元件同时到点发生直通现象造成的短路， 实际电路工作要按照先关断、 第 3 页 共 33 页 后开通的原则进行。即先关断一个开关，隔一小段的延时后在开通另一开关，这段 延时称为互锁时间或死区时间。死区时间的长短要视器件的开关速度决定，器件的 开关速度越快，所留的死区时间就越短。为简化分析过程，再以下的分析中将这段 死区时间忽略。 对电压型逆变器，其直