中文翻译-逆变电源的仿真问题

中北大学 2013 届毕业论文第 1 页 共 7 页逆变电源的仿真问题摘要：不像工业电源的安装，现代供应的非工业设备必须要有特定的参数（电压和频率） ，一些现代设备可以用来获得这些参数，如整流-逆变系统的静态开关元件。该系统中的整流器的作用是为了将工业设备提供的交替电流转换为连续电流，逆变器的具体作用是为了将直流电压转换为交流电压。本文提出了在 MATLAB-Simulink 图形环境下以不同开关元件和不同半导体元件的PWM 信号生成方法的交流变直流的整流桥和直流变交流的逆变桥。该系统中整流逆变以特定的 RLC 参数仿真，这些参数能够在通用电路中设定计算中得到。该模拟仿真提出了在给定充电情况下使用静态开关元器件的最恰当的逆变器。关键词：电源，逆变器，仿真1.引言本文提出了一种在 MATLAB Simulink 图形环境下模拟仿真电源。此电源是含整流电路，逆变器和一个有静态开关元件的逆变器控制电路。例如，调整内部的电磁感应通过加热装置的加热来实现，特别是根据电磁场穿透深度。因为它可从被加热的穿透深度方程中看出，频率调节改变穿透深度和产品的表层。工业的低，中和高电压的电源电压的频率为 50 赫兹。该加热系统使用不同的方法通过工艺过程的需要来调整电压：旋转，静态转换器和磁性频率乘法器。电力电子技术通过更稳定更有执行能力的静态开关元件达到降低经济成本和更高的效率的 AC / DC 和 DC / AC 转换。因此，根据工艺过程所需要的参数在逆变器的帮助下，工业电源电压将被改变成一个连续的电压，并且会被重新转换到另一种信号。2.逆变器的数值模拟在 Matlab 进行数值模拟，这是一个在科学和工程领域的数值计算和图形表示的高性能的一套方案。它包含了数值分析，信号处理和图形表示，是在容易学习和使用的环境中基于自然的编程。很长一段时间的发展后，现在 Matlab 是关于信号处理，系统辨识，统计控制，实验数据处理等相关问题，并稳定的处于学术和研究领域中。分析了一个电感电路，简化了原电路为感应 R- L 串行接口 1 。这种简化的电路调节于一个电容器 C ，它可以串行或并行连接。基于串行 R - L 元件上的冷凝器的连接，它获得了一系列或 parallelresonant 电路。中北大学 2013 届毕业论文第 2 页 共 7 页图 1 安装期间的转换参数图 1 所示的情况在 Matlab 的 Simulink 的图形化环境中是很容易获得的，你必须要有关于面向对象编程和所需模拟情况的最基本知识水平。Matlab 程序为用户提供了一组可以用来构建新问题的预定义块。预定义块有标准的功能参数，但根据不同的应用，它们可以被修改。通过使用一个特殊的窗口并且双击图标，可以修改这些参数。图 2 逆变电路的 Simulink 仿真图 3 正弦信号和在 MATALB Simulink 仿真后的滤波信号图 2 和图 3 是模拟逆变电路在 Simulink 中的仿真，它的目的是转换和过滤 220 伏（有效值）的交流电压。该转换器包含连接成电桥的 4 个半导体二极管，使电压转换成为可能。然后，这个转换后的交流电压通过 LC 滤波器滤波来获得连续电压信号。在 Matlab Simulink 的图形化的仿真环境中一个逆变器可以设计成如下所述：静态开关中北大学 2013 届毕业论文第 3 页 共 7 页将被从存储位置中取出并放置在一个桥上；充电，它是一个电感器的感应电 - 热装置，放置在桥臂之间，在系统中，充电很简单，它是一个 RLC 串联谐振电路。RLC 电路参数是从电感器的感应加热工艺过程中根据设计时的情况而得到的，输入的计算：加热温度，电感的工作频率和材料处理时间。已知电源电感器的工作频率和 RLC 系列参数的值，Simulink 可以在 Matlab 程序中以真正的电感供电电路仿真得到。逆变器伴随着静态换流元件的发展而发展。根据所施加的技术频率不同有不同类型的静态换流元件，可用于： GTO 晶闸管， IGBT 晶体管， MOSFET 晶体管。图 4 MOSFET 开关元件的逆变桥图 4 是在 MATLAB Simulink 图形模块中，以 MOSFET 开关元件的逆变电路的数值化模拟仿真。为了确定充电电流是交替的，正交替通过激活 MOSFET 和 MOSFET 的 3 个元件得到。负交替通过激活 MOSFET -1 和 MOSFET 的 2 个元件获得。充电电压应尽可能地不随机变化于两个脉冲之间，由于线圈的自感应电压。因此，当充电电压接近 0 伏时，一个旁路是必要的。执行开关元件包含一个二极管反并联的的静态换向元件。这个二极管创建了必要的旁路，如图 1 所示。RLC 充电的逆变桥的正确命令必须存放在电源里面的线圈中，必须找到一个合适的方式来放电。开关元件的脉宽调制（PWM ）命令是一种执行命令。充电电压由 PWM 脉冲组成并且是具有正弦形式的电流，由调制参数和 PWM 脉冲的数目决定。正弦调制的 PWM 波是用于去除高次谐波到一个给定的电平。最好是在一个给定的时间内的脉冲数，谐波可以被删除。基波值的关闭和开启的脉冲是在逆变器的输出得到的。其中必须消除的谐波数是大于 N 小于 2N，开关功能过程的频率; 开关频率越高，换向损耗的增加值越高。中北大学 2013 届毕业论文第 4 页 共 7 页图 5 Simulink 中 PWM 正弦调制发生器的设计图 6 正弦调制的 PWM 信号图 5 中是正弦调制产生 PWM 指令信号的 Simulink 仿真。图 6 示出的是两个信号调制获得的 PWM 信号。作用于静态换向元件脉冲数目变化于三角波信号频率的改变。逆变器的模拟基本工作频率为 f = 2500 HZ 。中北大学 2013 届毕业论文第 5 页 共 7 页图 7 以 MOSFET 为开关元件的逆变器在 2500HZ 的谐振频率和 1000HZ 调制信号频率的输出信号图 8 以 MOSFET 为开关元件的逆变器在 2500HZ 的谐振频率和 5000HZ 调制信号频率的输出信号图 9 以 MOSFET 为开关元件的逆变器在 2500HZ 的谐振频率和 10000HZ 调制信号频率的输出信号以 MOSFET 为开关元件的逆变器的调制波（ 1000 赫兹， 5000Hz 的 10000 Hz 的频率）（它消除了谐波级别 1 和 12 ）在 3 种不同的频率值下模拟的。图 7 ， 8，和 9 是模拟反中北大学 2013 届毕业论文第 6 页 共 7 页相器的输出信号。此图中，我们提出的有功功率 P 和无功功率 Q 关联于一个可以包含谐波的周期性电压值。 P 和 Q 是通过平均 VI 产品窗口的基本频率的一个周期以上的运行平均值计算而得，从而使电源计算在基波频率。 tTt dtwIVP1Tt ttIQ2式中 fT1V：电压I： 电流此外，图 7,8 和 9 也介绍了周期性的扭曲信号的总谐波失真（THD） ，此信号时用来评估电流的，THD 是通过根均方值 RMS 的总谐波信号来定义的，由 RMS 值除以基本信号。此例中 fHITD22432.nHIIIn：n 次谐波的有效值If：基波电流有效值3.结论结果证实了这个观点：当调制信号的频率增加，越来越多的谐波将被切除。同时，充电电流将有一个近乎完美的正弦波曲线。虽然，频率和开关频率都在增长，充电电流的振幅是很低的。此过程是很重要的，当逆变器在 GTO 换向元件（它也是能够承受高电流且低开关频率）的时候。总之，MOSFET 换元件有高换向频率的性能，尽管换向频率越高时有一些重要的损失。 IGBT 元件也有良好的性能，即使他们的转换时间间隔长于 MOSFET一点点。虽然换向频率增加时，充电电压的峰值不会出现。但有一个明显效果是电压的电荷和电流减弱了。PWM 控制技术在功率调节和当我们需要切除一些谐波时更有利。这些重要的有利条件解释了为什么经常使用这种类型的控