电力电子技术第六次研讨课报告

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1、电力电子技术第六次研讨课报告电气52班第一组雷芳菲2150400031宁家杨2150400046张航2150400056161三相桥式电压型PWM逆变器以三相桥式电压型PWM逆变器为对象，研究其在不同调制度下，输出电压的频谱成分变化，依仿真波形分析其工作时序。仿真环境：MATLABSimulink软件。仿真条件：直流侧电压1000V，调制波频率50Hz，开关频率30kHz，阻感负载R=10Ω，L=1mH。1.2仿真模型建立建立一个仿真模型，在Simulink中找到所需的交流电源、电压表、电流表、

2、示波器、电感电阻负载、触发源等。将找到的各个模型按电路正确连接起来，如图1所示：图1三相桥式电压型PWM逆变器电路仿真电路图161.3仿真参数设置及仿真结果按前面要求设置好仿真参数，直流侧电压1000V，调制波频率50HZ，开关频率30kHZ，阻感负载R=10Ω，L=1mH，三相共用一个载波信号，载波幅值设为1，在调制度为1、0.8、0.5时，分析输出线电压的频谱成分。（1）调制度a=1：（2）：调制度a=0.8：16（3）调制度a=0.5：(4)工作时序仿真波形：1.4仿真波形分析输出电压频谱

3、分析：共用载波信号时，输出的线电压中，所包含的谐波角频率为：式中，n=1,3,5,……时，k=3(2m-1）1，m=1,2,……；n=2,4,6,……时,m=0,1,……时，k=6m+1;16m=1,2,……时，k=6m-1由此知，谐波中不含低次谐波，只含有ωc及其倍数次附近的谐波，谐波中幅值较高的是ωc+2ωr,2ωc+ωr,这些谐波是很容易滤除的。工作时序分析：三相桥式PWM逆变电路，三相的调制信号、、依次相差120°，U、V、W各相功率开关器件的控制规律相同，以U相为例，当>时，给上桥臂V

4、1导通信号，给下峭壁V4关断信号；当<时，给上桥臂V1关断信号，给下桥壁V4导通信号。V4和V1的驱动信号始终是互补的。V相及W相的控制方式和V相相同。2单相全桥结构PWM整流器以单相全桥结构PWM整流器为对象，直流侧采用恒压源，控制输出电流，使变流器工作于四个象限。可以改变输出电流与相角。仿真环境：MATLABSimulink软件。仿真条件：单相全桥PWM整流电路，系统频率50Hz，开关频率20KHz，交流电源220V，交流侧电感4mH，直流侧恒压源500V，交流侧电流10A且与交流电源电压同

5、相位。2.1单相全桥结构PWM整流器电路基本工作原理图2单相全桥结构PWM整流器对图中电路中V1~V4进行SPWM控制，则uAB也为SPWM波且含有与正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波有关的高次谐波，而不含低次谐波。高次谐波由于电感存在影响可以忽略。当正弦波频率与电源频率相同时，is也为与电源频率相同的正弦波。在交流电源一定情况下is幅值和相位仅由uAB的基波分量及其与us的相位差决定。改变uAB的相位和幅值可以使is与us相位差为所需任意角度，但由于弧度值较小，计算有效位数对

6、误差影响大，所以我们采取调整交流电压源的相角代替调整uAB相角，其效果相同。16图3电阻负载时斩控式交流调压电路的波形如上图所示，Us、UL、UR和Is分别为交流电源电压、电感电压、电阻电压和is的相量。图3(a)中，UAB滞后Us，Is与Us同相位，电路工作于整流状态，且功率因数为1；图3(b)中，UAB超前Us，Is与Us相位相反，电路工作在逆变状态；图3(c)中，UAB滞后Us，Is超前Us90°，电路变为静止无功功率发生器；图3(d)中，通过对UAB幅值和相位的控制，可以使得Is比Us超

7、前或滞后任意相位。2.2参数计算在我们实际的仿真中，题目要求交流侧电流10A与交流侧电源电压同相位，把交流电源看成计算可得所需各参数。Us=220VUR=Is*R=10A*8Ω=80VUL=jwlIs=4πjUab=(UR+Us)2+UL2Vα=UabUd=0.849θ=arctanULUR+US=2.398°16根据仿真条件，调制波周期为50Hz，开关频率为20kHz。题目要求我们调节UAB的幅值与交流电源相位以及电阻值，来达到要求的工作状态。设置调制波幅值a=0.84927222335558

8、5，调制波相位超前电压源-2.398597798812118°经仿真即得所求波形。调整参数，可使其四象限运行，计算步骤同上，具体参数见下表。相角差0°180°90°-90°幅值0.849272220.397571760.93026548240.829734517相角-2.39859779°5.129111836°45°-45°电阻8Ω8Ω22+0.4*piΩ22-0.4*piΩ电流基波相角-2.574°-175.5°-43.29°44°偏差0.178°0.6°1.71°1°2.3仿真模型建立图4