逆变电源Matlab仿真研究

1、变电路的输入输 出及其特性，以及一些参数的选择设置方法，从而为以后的学习和研究奠定基础，同时也 学习使用 Matlab软件的 Simulink集成环境进行仿真的相关操作。 3仿真建模 根据系统总体框图，可将其分为 PWM升压斩波电路和三相逆变电路电路（含滤波电 路），下面分别对其进行仿真建模。 3.1斩波电路仿真建模 斩波电路我采用了升压斩波电路，电路原理图如 3-1所示，原理前面也讲得很清楚了。 电路输出的电压还要经逆变后滤波，故对波形的要求不是很高，与负载并联的电容 C取很 大，就可以达到滤波的目的，因此不需另外添加滤波电路。 5 武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书 图 3-1升压斩波

2、电路 该电路中开关器件用 IGBT，控制 IGBT的波形由 PWM脉冲生成器 Pulse Generator产 生，Pulse Generator在 Simulink Library Browser的 Simulink下拉菜单 Sources类别中。绘 制仿真图时，打开 Simulink Library Browser，可以在分类菜单中查找所需元件，也可以直 接在查找栏中输入元件名称，如 Pulse Generator，双击查找。找到元件后直接将其拖到新 建 Model文件窗口中即可。电路中其他元件按以上方法找出，放入 Model文件窗口中。其 中电阻、电感和电容元件，选择 SimPowerS

3、ystems下拉菜单 Elements类别中的 Series RLC Branch，放入窗口后，双击该图标，在 Branch Type中选择相应类型，如电阻选 R，电感 选 L，选择完毕后单击 OK按钮。放齐元件后，按升降压斩波电路原理图连接电路，为了 方便观察输出，应在输出端加上电压测量装置 Voltage Measurement，并在 Simulink下拉菜 单 Commonly Used Blocks类别中选择 Scope，即示波器，以观测输出电压波形。所构成的 升降压斩波电路仿真模型，如图 3-2所示。 图 3-2升压斩波电路仿真模型 6 武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书 3.2

4、逆变电路仿真建模 三相桥式 PWM型逆变电路的模型可参考 Marlab HelpDemos Simulink SimPowerSystemsGeneral Demos中的 Three-Phase Two-Level PWM Voltage SourceConverters。此电路采用了三相逆变桥集成块 Universal Bridge 3arms，滤波电路也已 由 Three-Phasse Parallel RLC Load模块构成，不需另加滤波电路。在此电路的基础上 稍作修改，即构成三相桥式 PWM型逆变电路模型，如图 3-3所示。其中变压器仅起隔离作 用，不对电压进行升降。 图 3-3三相

5、桥式 PWM型逆变电路模型 3.3逆变电源仿真建模 将斩波电路的输出接到逆变电路的输入，就得到逆变电源仿真模型，如图 3-4所示。 7 武 汉理工大学电力电子技术课程设计说明书 图 3-4逆变电源仿真模型 4仿真实现 4.1斩波电路仿真实现 打开斩波电路窗口，根据参考资料设置初试参数，设置时双击元件图标。输入直流电 设为 100V，开关器件 IGBT和二极管 Diode使用默认参数。负载 R=50 .，电感 L=6e-04H（即 0.6mH），电容 C=3e-05F（即 30uF）。设置 PWM发生器周期 Period为 0.0001s，占空比 Pulse Width(% ofperiod为

6、84.1%，其他参数不变。单击 Start simulation按键，开始仿真，双击 示波器 Scope，观察输出波形图。此时输出波形持续等副震荡，且幅值太高，很不理想。 分析知升降压斩波电路中电感和电容值均应很大，将电容值改为 500uF（C=5e-04F），电感 值为 3.8mH，观察波形，如图 4-1所示，输出电压约 0.2s后稳定在 630V。 8 武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书 图 4-1逆变电路仿真波形 通过几次调节各元件参数发现，改变电感和电容的值，输出电压稳定值也在变化。电 容的作用主要是使输出电压保持住，电容值过小输出波形会持续震荡，应取较大，但过大 的电容值会使输出

7、电压稳定的时间太长。根据以上规律反复改变各元件参数，直到得到满 意的结果。 4.2逆变电路仿真实现 逆变电路中的参数主要有离散 PWM生成器（ Discrete PWMGenerator）中的载波频率 （Carrier frequency）、采样时间（ Sample time）、调制参数（ Modulation index）和输出电压 频率（ Frequency of output voltage），变压器（ Transformer）中的绕组参数（ Winding parameters），Three-Phasse Parallel RLC Load模块中的参考点相电压（Nominal phase-to-phase voltage）和频率（ Nominal frequency）。由于要求输出交流电频率为 50Hz，上述参数中的 频率都应为 50Hz。载波频率过小时，输出的波形有些跳动，和正弦波有一定的差距，如图 4-2逆变电路仿真波形所示。 9 武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书 图 4-2逆变电路仿真波形 4.3逆变电源仿真实现 首先应将斩波电路的输出电压调到 630V左右，再对逆变电源进行仿真。反复调节参 数知当斩波电路中 PWM脉冲生成器的占空比达到 84.1%时，输出的直流电压约为 630V， 此时的波形如图 4-5所示，输出电压先大幅震荡，大约 0.2s后，稳