实验二、三相桥式有源逆变电路的仿真实验指导书.doc

三相桥式有源逆变电路的仿真1、 实验目的和要求1.掌握三相桥式有源逆变电路的工作原理2.熟练运用MATLAB中的simulink模块建立三相桥式有源逆变电路的模型，并通过修改参数，得出相应的波形并分析波形得出结论。二、实验原理 1.三相桥式有源逆变电路图2.1三相桥式有源逆变原理图 （b）输出电压 （c）触发脉冲 （d）晶闸管导通情况图2.2三相桥式有源逆变电路相关波形2.3.1逆变工作原理三相桥式逆变电路结构如图2.2(a)所示。如果变流器输出电压Ud与直流电机电势ED的极性如图所示（均为上负下正）， 当电势ED略大于平均电压Ud时，回路中产生的电流Id为 （1）电流Id的流向是从ED的正极流出而从Ud的正极流入，即电机向外输出能量，以发电状态运行；变流器则吸收能量并以交流形式回馈到交流电网，此时电路即为有源逆变工作状态。 电势ED的极性由电机的运行状态决定，而变流器输出电压Ud的极性则取决于触发脉冲的控制角。欲得到上述有源逆变的运行状态，显然电机应以发电状态运行，而变流器晶闸管的触发控制角应大于/2，或者逆变角小于/2。有源逆变工作状态下，电路中输出电压的波形如图2.2(b)实线所示。此时，晶闸管导通的大部分区域均为交流电的负电压， 晶闸管在此期间由于ED的作用仍承受极性为正的相电压，所以输出的平均电压就为负值。 三相桥式逆变电路一个周期中的输出电压由6个形状相同的波头组成，其形状随的不同而不同。 该电路要求6个脉冲，两脉冲之间的间隔为/3， 分别按照1， 2， 3， ， 6的顺序依次发出，其脉冲宽度应大于/3或者采用“双窄脉冲”输出。 上述电路中， 晶闸管阻断期间主要承受正向电压， 而且最大值为线电压的峰值。 2.3.2电路中基本电量的计算由于三相桥式逆变电路相当于两组三相半波逆变电路的串联， 故该电路输出平均电压应为三相半波逆变电路输出平均电压的两倍， 即 （2）式中，U2为交流侧变压器副边相电压有效值。 输出电流平均值为 （3）式中，RB为变压器绕组的等效电阻；RD为变流器直流侧总电阻。 输出电流的有效值为 （4） 式中，IN为第N次谐波电流有效值。N的取值由波形的谐波分析展开式确定。晶闸管流过电流的平均值为 （5）晶闸管流过电流的有效值为 （6）3、 模型的建立及参数设置 1.建立MATLAB仿真模型 通过MATLAB的Simulink模块和powerlib模块建立三相桥式有源逆变电路的仿真模型，如下图3所示，图中因为用的是MATLAB2012b版本，所以在这个系统中添加了一个powergui模块保证系统的连续运行。图32.参数的设置 交流电源：打开参数设置对话框，按三相对称电源要求设置参数。Um=100V、f=50Hz、初相位依次为0、-120、120）直流电源：Synchronized 6-pulse generator： 同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管，同步6脉冲触发器可以给出双脉冲,双脉冲间隔为60,触发器输出的16号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6个晶闸管。 alpha_deg：此端子为脉冲触发角控制信号输入；AB, BC, CA：三相电源的三相线电压输入即Vab, Vbc, and Vca；Block：触发器控制端，输入为“0”时开放触发器，输入大于零时封锁触发器； Pulses：6脉冲输出信号。alpha_deg为30度时双6脉冲同步触发器的输入输出信号。Frequency of synchronization voltages(Hz)：同步电压频率（赫兹）；Pulse width(degrees) ：触发脉冲宽度（角度）；Double pulsing：双脉冲触发选择。Universal Bridge： 负载RLC：RLC原件设置参数为R=1、L=0.01H、C=inf算法：选择ode23tb算法，相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.05s4、 模型仿真及波形分析 1.参数设置完后，点击运行，并记录波形， 2.改变负载： （1）纯电阻负载情况下分别改变移相角为60、90、120，记录波形并比