基于simulink仿真的单相交交变频器设计

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1、课程名称：电力系统仿真设计题目：单相交-交变频器院系：电气工程学院姓名：叶志学号：20131545班级：电化1班西南交通大学年月日-20-摘要本文通过以三相输入单相输出的交-交变频电路为例，介绍了交-交变频电路的基本工作原理，采用余弦交点法作为交交变频电路的触发控制算法，采用逻辑无环流控制器DLC技术保障正组晶闸管与反组晶闸管的交替工作，最后利用MATLABR2012a仿真软件搭建单相交-交变频器的仿真模型，并且经过调试，该电路模型能够输出幅值可调、频率可调的正弦波形。关键词：单相交交变频；余弦交点法；MATLAB；DLC-20-目录1.引

2、言-3-2.单相交-交变频电路-4-2.1电路构成及基本工作原理-4-2.2整流与逆变工作状态分析-5-2.3输出正弦波电压的调制方法-13-3.单相交-交变频建模与仿真-14-3.1单相交-交变频控制电路的结构-14-3.2子系统模块-14-3.2.1同步6脉冲触发器-14-3.2.2逻辑无环流控制器DLC-16-3.2.2逻辑无环流控制器DLC-17-3.2.3移相角控制电路-18-3.2.4单相交交变频电路仿真主电路-18-4.仿真分析-18-4.1仿真参数设置-18-4.2仿真运行结果分析-18-5.结论-21-6.参考文献-21-

3、-20-1.引言20世纪30年代交交变频电路就已经出现，当时采用的是水银整流器，曾经有装置用在电力机车上，由于原件性能限制，没能得到广泛推广。到20世纪70年代，随着晶闸管的问世交交变频电路逐渐被交直交变频电路取代。近年来由于电力电子技术、微电子技术、控制理论的快速发展，使得高电压、大功率的交交变频器产品成为现实，微电子技术促进了交交变频精度的提高，而新的控制理论又为高性能的变频器的研究提供理论基础，交交变频再次成为研究的热点。交-交变频器是通过电力电子电路的开关控制，而不通过中间直流环节，只需经过一次变化便可将工频交流电变换成不同频率的交

4、流电，其主电路由两组反并联的晶闸管三相整流桥电路构成，当正组晶闸管工作时，在负载上得到正向电流，当反组晶闸管工作时，在负载上得到反向电流，通过控制正反两组晶闸管的切换速度便可以得到不同频率的交流电。交交变频器工作稳定，可靠。其最高输出频率是电网频率的1/3-1/2，在大功率低频范围有很大的优势。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。但是因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制，因此它广泛应用于大功率交流电动机调速传动

5、系统。-20-2.单相交-交变频电路2.1电路构成及基本工作原理三相输入单相输出的交交变频电路由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，其结构如图所示。图2.1单相交-交变频电路原理图和输出电压波形图2.1是单相交-交变频电路原理图和输出电压波形。电路由P组和N组反并联的晶闸管电路构成。变流器P和N都是相控整流电路，P组工作时，负载电流为正，N组工作时，为负。让两组交流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的的正弦交流电。改变两组变流器的切换频率，就可以改变输出频率。改变交流电路工作时的触发延迟角，就可以改变交流输出电压的幅值。为了使输出电

6、压的波形的波形接近正弦波形，可以按正弦规律对触发延迟角进行调制。如图2.1波形所示，可在半个周期内让正组变流器P的按正弦规律从逐渐减少至，-20-然后在逐渐再次增加至，这样，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零逐渐增加至最高，然后在逐渐降低至零，如图中虚线所示，对变流器N组进行同样的控制，就可得到正弦波形的负半周。由于输出电压并不是平滑的正弦波，而是由若干段电源电压拼接而成。在输出电压的一个周期内，所包含的电源电压段数越多，其波形就越接近于正弦波。因此交-交变频电路通常采用6脉冲的三相桥式电路或12脉波的变流电路。2.2整流与逆变工

7、作状态分析交-交变频电路的负载一般为阻感或交流电动机负载，这里以阻感负载来说明电路的整流和逆变的工作状态，这种分析方法同样适用于交流电动机负载。如果把交-交变频电路理想化，忽略交流电路换相时输出电压的脉动分量，就可把电路等效为交流电源和二极管的串联，如图2.2所示。-20-图2.2理想化交-交变频电路的整流和逆变工作状态反组逆变：在此时间段期间，，，反组N工作，正组P被封锁，形成负的负载电流，反组相控角工作在有源逆变状态，负载回馈电能给N组回路。正组整流：在此时间段期间，，，正组P工作，反组N被封锁，形成正的负载电流，正组相控角工作在正组整

8、流状态，P组电路输出功率。正组逆变：在此时间段期间，，，正组P工作，反组N-20-被封锁，形成正的负载电流,正组相控角工作在正组逆变状态，负载回馈电能给P组回路。反组整流：在此时