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二、交-直-交变压变频器的根本构造 2
1、三相电压型桥式逆变电路拓扑图 3
2、交-直-交变压变频器的工作原理 3
三、三相电压型桥式逆变电路的 Simulink 建立及模型： 4
四、仿真参数及仿真波形设置： 5
对脉冲触发器进展参数设置： 5
用 subplot 作图： 6
仿真波形： 7
五、试验结果及分析： 13
六、结论及拓展： 13
七、设计心得： 14
八、参考文献： 14
一、引言：
交-直-交变压变频器中逆变器的仿真
逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为肯定频率下沟通电的装置。相对于整流器将沟通电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的沟通电，称为DC-AC 变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。
逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波。
现代逆变技术的种类很多，可以依据不同的形式进展分类。其主要的分类方式如下：
按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。
按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。
按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。
按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。
按掌握方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。
日常生活中使用的电源大都为单相沟通电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特别 要求的电气设备均需要使用三相沟通电，例如三相电动机。随着科技的日月异，很多设备业已小型化，很多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便 于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交 流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如假设在这样的环境下使用三相沟通电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相沟通电以 供使用。这就催生了三相逆变器的产生
本文主要利用MATLAB/Simulink 中的电力系统仿真工具箱Simpowersystems 对交-直- 交变压变频器中的逆变电路局部进展仿真，通过仿真将其与三相正弦工频电源进展性能比较，并得出结论
二、交-直-交变压变频器的根本构造
交-直-交变压变频器先将工频沟通电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的沟通，如图 1 所示。
图 1 交-直-交变压变频器根本构造图
本文主要针对变频器中的三相电压型桥式整流电路的仿真争论。因此：
1、三相电压型桥式逆变电路拓扑图
交-直-交变压变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路，以便输出三相沟通变频电源， 图 3 为 6 个电力电子开关器件VT1 ~ VT6 组成的三相逆变器主电路，图中用开关符号代表任何一种电力电子开关器件。
图 2 三相电压型逆变电路拓扑图
2、交-直-交变压变频器的工作原理
掌握各开关器件轮番导通和关断，可使输出端得到三相沟通电压。在某一瞬间，掌握一个开关器件关断，同时使另一个器件导通，就实现了两个器件之间的换流。在三相桥式逆变器中，有 180°导通型和 120°导通型两种换流方式。
电压型三相桥式逆变电路如图 2 所示。电路由三个半桥电路组成，开关管可以承受全控型电力电子器件〔图中以ＩＧＢＴ为例〕，ＶＤｌ～ＶＤ６为续流二极管。电压型三相桥式逆变电路的根本工作方式为 180°导电型，即每个桥臂的导电角为 180°。 同一相上下桥臂 交替导电。各相开头导电的时间一次相差120°这样，在任意瞬间，将有三个桥臂同时导通。 可能是上面一个臂下面两个臂同时导通，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。由于每 次换流都是在同一相的上下两个桥臂之间进展，因此也被称为纵向换流。在一个周期内 ，
６个开关管触发导通的次序为 Ｖ１-- Ｖ２-- Ｖ3 --Ｖ４-- Ｖ５-- Ｖ６，依次相隔 60°， 任意时刻均有三个管子同时导通，导通的组合挨次为Ｖ１-Ｖ２-Ｖ3，Ｖ２-Ｖ3-Ｖ４，Ｖ3-
Ｖ４-Ｖ５，Ｖ４-Ｖ５-Ｖ６，Ｖ５-Ｖ６-Ｖ１，每种组合工作。
三、三相电压型桥式逆变电路的 Simulink 建立及模型：
翻开 MATLAB 并建立一个仿真模型的文件。在MATLAB的菜单栏上点击File， 选择New，再在弹出菜单中选择 Model，这时消灭一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击
图标调出模型库扫瞄器，在
模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。
将电路元器件模块按图 2 原理图连接起来组成仿真电路。
对各种电路元器件模块进展参数设置及封装。最终仿真图如下：
主电路及脉冲电路封装模型
其中，原电路模型为：
四、仿真参数及仿真波形设置：
对脉冲触发器进展参数设置：
如图，当a=0 时，V1 的脉冲参数的设置如上,其中振幅为 1V，周期为 〔即频率为50Hz〕，脉冲宽度为 。其余脉冲参数设置同上。V2 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V3 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V4 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V5 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V6 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-。
当 a=30 时，V1 的脉冲将 “Phase delay” 设置为 ，V2 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V3 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V4 的脉冲将 “Phase delay” 设置为
-, V5 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V6 的脉冲将 “Phase delay” 设置为
-。
当 a=90 时，V1 的脉冲将 “Phase delay” 设置为 ，V2 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V3 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V4 的脉冲将 “Phase delay” 设置为
-, V5 的脉冲将 “Phase delay” 设置为-, V6 的脉冲将 “Phase delay” 设置为
。
负载参数R=1Ω，L=1e-3H，C=inf；直流电压源参数U=135V。
用 subplot 作图：
在仿真出结果后，先在Scope 模块中对Variable name 进展变量命名，例如命名为a。然后在中MATLAB 主窗口中分别输入以下语句：
clc；
subplot(4,1,1);plot(,(1).values);title(”脉冲触发器 1 的输出波形”); xlabel(”t/s”);ylabel(”iu/A”);grid subplot(4,1,2);plot(,(2).values);title(”U相输出电流波形”); xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid subplot(4,1,3);plot(,(3).values);title(”Uuv 线电压输出波形”); xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid subplot(4,1,4);plot(,(4).values);title(”Uvw线电压输出波形”); xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid subplot(4,1,1);plot(,(5).values);title(” Uwu线电压输出波形”); xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid subplot(4,1,2);plot(,(6).values);title(”负载两端电压输出波形”); xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid
subplot(4,1,3);plot(,(7).values);title(”Unn‘两端电压输出波形 ”);
xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid
subplot(4,1,4);plot(,(8).values);title(” 晶闸管VT5 两端电压输出波形 ”); xlabel(”t/s”);ylabel(”u/V”);grid
subplot(4,1,1);plot(,(1).values);title(”直流侧两端电流输出波形 ”); xlabel(”t/s”);ylabel(”I/A”);grid
这样，即可得到所需波形。
仿真波形：
由以上步骤可得最终图形为：
a=0 且带阻感负载时：
a=0 且带阻性负载时：
a=30 时且带阻感负载时：
a=30 时且带阻性负载时：