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单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真电力电子技术课程设计开题报告课题名称：单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真完成时间：2012.12.14 指导教师：**背景简介随着电力电子技术的发展，逆变电路得到了广泛的应用。 交流电动机调速的变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子设备的核心部分是逆变电路。 由于电压型逆变电路有直流侧作为电压源或并联有大电容，所以直流侧电压基本上是脉动的； 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同； 当阻性负载需要提供无功功率时，为将无功功率从交流侧反馈到直流侧提供通道，逆变桥的各臂并联一个反馈二极管，因此具有广泛的应用。 电压型逆变电路主要用于两个方面：笼式交流电动机的变频调速系统。 由于逆变电路只具有单向传输电能的功能，因此更适用于不需要频繁制动和加减速的稳态运行。 不间断电源供应。 电源在逆变器输入端与蓄电池并联，类似于电压源。 单相电压型全桥逆变电路电力电子技术课程设计与研究的目的和意义在教学和实验的基础上，设计单相电压型全桥逆变电路及其控制与控制。保护电路，并使用simulink控制过程 运用理论对电路进行仿真实现，进一步了解单相电压型全桥逆变电路的工作原理、波形和计算。

培养学生运用所学知识综合分析和解决问题的能力。 在电力电子技术的应用中，逆变电路是通用变频器的核心部件之一，起着非常重要的作用。 逆变电路是对应于整流电路，将直流电转换为交流电的电路。 逆变电路的基本功能是在控制电路的控制下，将中间直流电路输出的直流电转换成频率和电压可调的交流电。 无源逆变器电路被广泛使用。 在现有的各种电源中，电池、太阳能电池等都是直流电源。 当这些电源需要给交流负载供电时，需要经过无源逆变电路； 非电路与其他电力电子转换电路结合形成特殊功能。 无源逆变器、整流器等电力电子设备组合成AC-DC-AC变换器（交流电源输出的电能，幅值和频率恒定，先整流成直流，再由无源逆变器输出可调频率）交流电提供给负载）。 当电网提供的50Hz工频电能不能满足负载需要时，就需要采用AC-DC-AC变频电路进行电能交换。 例如，感应加热需要更高频率的电源； 交流电动机需要变频电源才能获得良好的调速特性。 单相电压型全桥逆变电路及其控制电路和保护电路的设计（绘制原理图并注明元器件的选择）。 建立simulink仿真系统进行建模，设置模型参数。 研究的主要方法和手段首先建立单相电压型全桥逆变电路的电路拓扑图，利用MATLAB中的simulink工具箱建立相关控制模型，设置模型参数后，得到电压通过仿真得到电路的电流结果，并对结果进行分析。

电力电子技术课程设计-------------------------------------------- ----------------------------5 第一章设计总体思路------------ -- ----------------------------------------5总体设计思路---- -------------------------------------------------5第二章基本原理及框图---------------------------------------- ------6 单相电压型全桥逆变电路分析----------------------------7 第三章单元电路设计-------------------------------------------- ------8 保护电路---------------------------------------- -- --------------10 第 4 章 Simulink 仿真 -------------------------- -- ------------------10 仿真结果---------------------------- ----------------------------15 第五章总结与体会------------ ----------------------------------------------17- -- ---------------------------------------------- -- --------------18 附录1 三相整流电路Simulink仿真---------------------- ------19 附录二参考文献------------------------------------ ---------------------- 25 电力电子技术课程设计概要 一个固定频率或可变频率的交流电（DC/AC）过程。

整流与逆变一直是电力电子技术研究的热点之一。 桥式整流是利用二极管的单向导电性进行整流的最常用电路。 它通常用于将交流电转换为直流电。 从整流器状态变为有源逆变器状态需要特定实验电路的正确时间和条件。 基本原理和方法已经成熟了十多年。 随着我国AC-DC转换器市场的快速发展，相应的核心先进技术在发展比较中的应用将成为业界关注的焦点。 第一章设计总体思路及课题概述 随着电力电子技术的发展，逆变电路有着广泛的应用。 交流电动机调速的变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子设备的核心部分是逆变电路。 由于电压型逆变电路有直流侧作为电压源或并联有大电容，所以直流侧电压基本上是脉动的； 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同； 当阻性负载需要提供无功功率时，为将无功功率从交流侧反馈到直流侧提供通道，逆变桥的各臂并联一个反馈二极管，因此具有广泛的应用。 电压型逆变电路主要用于两个方面：笼式交流电动机的变频调速系统。 由于逆变电路只具有单向传输电能的功能，因此更适用于不需要频繁制动和加减速的稳态运行。 不间断电源供应。 电源在逆变器输入端与蓄电池并联，类似于电压源。 主电路设计 (1) 主电路结构设计 (2) 主电路保护设计 (3) 主电路计算及元器件参数选择 Simulink 仿真系统设计 (1) 电路模型建立 (2) 各元器件介绍 (3) ) 模型参数设置（四）仿真结果 电力电子技术课程设计 第2章基本原理及框图 基本原理 逆变电路基本工作原理：S1~S4臂，由电力电子器件和辅助电路组成 图2-1 图2-2逆变电路及其波形示例：当S1、S4闭合时，S2、S3断开，负载电压uoS1、S4断开，当S2、S3闭合时，负载电压为uo。 图2-3 图2-4 负载 改变两组开关的开关频率可以改变输出交流频率。 阻性负载时，负载电流iouo具有相同的波形和相位。 阻感性负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。 S1和S4相连，uoio均为正极。 t1时刻断开S1和S4，闭合S2和S3，uoio不能立即反转。 ，io逐渐减小，在t2时降为零，然后io反转增大。 工作情况：图2-7 另一对，成对桥臂同时导通，两对180交替导通。 图2-8 负载uo波形与一半的uo相同-图中桥接电路，幅值加倍 Um=Ud io io 相同，幅值加倍 图2-9 输出电压uo 量化分析成傅里叶级数(2-1) 基波幅值(2-2 ) 基波有效值 (2-3) 当uo为正负各180时，输出电压的有效值只能通过改变Ud来实现第三章单元电路设计中的触发电路触发电路为D触发触发D触发器及触发电路如下图所示： o1m27 触发原理：将控制信号转变为一定频率的脉冲或将控制信号转变为一定频率的脉冲或脉冲组，利用这些脉冲来控制无源逆变器可变电路中功率开关元件的通断用于控制逆变器利用这些脉冲来控制无源逆变器电路中功率开关元件的通断。

主要用于变频调速装置或不间断电源的逆变器。 通用功能是：根据控制信号的要求产生相应频率的输出脉冲； 确定逆变器功率开关的驱动信号之间的相位关系； 产生足够的驱动功率来驱动功率开关元件； 完成电源开关元件之间的连接和控制电路之间的电气隔离。 图3-2 触发电路电力电子课程设计保护电路在电力电子电路中，除了选择电力电子器件参数和设计良好的驱动电路外，适当的过压保护、过流保护、du⁄dt、di⁄dt保护也是非常必要的。 本课程设计中使用的过压过流保护电路如下图所示。 该电路也称为缓冲电路，其作用是抑制电力电子器件中的过电压或过电流，以降低器件的开关损耗。 缓冲电路可分为关断缓冲电路和导通缓冲电路。 关断缓冲电路也称du⁄dt抑制电路，用于吸收器件关断过电压和换流过电压，抑制du⁄dt，降低关断损耗。 开通缓冲电路也称为di ⁄ dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di ⁄ dt，降低器件的开通损耗。 关断缓冲电路和导通缓冲电路可以组合形成复合缓冲电路。 图 3-3 保护电路 第 4 章 Simulink 仿真电路模型建立 Simulink 仿真电路图如下： 电力电子技术课程设计中各元件介绍 该电路涉及 8 种元件，即直流电源（DC Voltage源）、绝缘栅双极晶体管 (IGBT)、二极管、脉冲发生器、串联 RLC 支路、电流测量、电压测量、示波器。

直流电源参数设置 图 4-2 电力电子技术课程设计 IGBT、IGBT1 脉冲参数设置 图 4-3 电力电子技术课程设计 IGBT2、IGBT3 脉冲参数设置及波形： 图 4-4 图 4- 5 电力电子技术课程设计 IGBT 参数设置： 图 4-6 负载为电阻时的 RLC 参数设置： 图 4-7 电力电子技术课程设计中负载为电阻时的电流电压波形 图 4-8 电感参数负载为电感时的设置 图 4-9 电源 电子技术课程设计中负载为电感时的电流和电压波形图： 图 4-10 阻性负载的电阻参数设置 图 4-11 电压和电流波形电力电子技术课程设计中电阻性负载： 图4-12 第五章总结与体会 我们所学的课程和所学的专业决定了我们的学习必须联系实际。 目前，电压型逆变电路已广泛应用于工业自动化领域。 因此，对于电气工程及其自动化专业的学生来说，做这样的设计是非常有意义和必要的。 通过本次课程设计，我们所学的知识得到了进一步的巩固，不仅拓展了我们的视野，还学会了使用MATLAB进行simulink仿真。 从电路设计到绘图，从参数设置到运行结果，每一步看似简单，却都付出了很多心血的研究和调试。 虽然在设计和实施的过程中遇到了很多问题，但对我们来说也是一次挑战，也是一次锻炼的机会。

也收获颇丰。 通过本次学习，我们进一步加深了对电力电子技术基础理论和一些比较抽象的理论知识的理解，对整流电路和逆变电路的工作原理，以及各电路的控制电路有了更深入的了解。 在查阅了大量相关资料的同时，对电压型逆变电路的当前领域和未来发展的概况也有了一定的了解。 我们深刻体会到书本上的知识是远远不够的，模拟的过程也有些生涩。 因此，为了更深入地了解控制领域，我们需要不断的学习和实践，才能与时俱进。 电力电子技术课程设计 致谢 本课程设计的顺利完成，离不开老师、朋友和同学们的指导和支持。 本次设计的实现主要是在导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。 作为我们的教学老师，刘老师在之前的学习中给了我们很多帮助。 他对我们对课程知识的掌握起到了很大的作用。 他严肃的科学态度、严谨的治学精神、精益求精的工作作风全桥逆变，深深地感染和激励着我。 从选题到项目的最终完成，老师一直给予我细心的指导和不懈的支持。 在此向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。 另外，对对本次设计提出建议和修改意见的老师、同学和朋友表示感谢。 电力电子技术课程设计 附录1：三相整流电路Simulink仿真电压设置 电力电子技术课程设计 附录3 电力电子技术课程设计 附录5 电力电子技术课程设计 阻性负载电阻参数设置 附录7 电力电子技术技术课程设计 阻感负载RL参数设置 附录9 电力电子技术课程设计 附录10 电力电子技术课程设计 附录2 参考文献 卢汝良、沈汉昌、卢慧军、郭文华主编。 电工手册[10]赖福新． 电机控制系统[M]． 上海：上海交通大学出版社，1995 [11] 秦祖印主编。 电力电子技术基础[M]． 西安：西安交通大学电气教研室，1990 [12]赵明，徐辽． 工厂电气控制设备[M]． 北京：机械工业出版社，1994[M]． 上海：上海科学技术出版社，1999 [13] 丁道红主编． 电力电子技术[M]． 北京：航空工业出版社，1992 [14]林维勋主编。 电力电子技术基础[M]． 北京：机械工业出版社，1990 [15]张力，赵永健主编。 现代电力电子技术[M]． 北京：科学技术出版社，1992 书是时代的生命——贝林 乌申斯基的书是伟大的力量——列宁的书是人类进步的阶梯——高尔基的书是人类知识的总统——莎士比亚的书是人类思想的宝库——乌申斯基的书——世界的宝藏——舒洛海的书是最珍贵的宝藏——别林斯基的书是唯一不死的东西——楚特的书使人成为世界的主人宇宙——整个过去的灵魂都在帕夫连科的书中——卡莱尔人的灵魂影响短暂而微弱全桥逆变，但书的影响广泛而深远——普希金斯离不开书，就像离开空气一样——科洛廖夫的书不仅是生活，也是现在、过去和未来文化生活的源泉法耶夫的书古往今来伟大智者的书，他们把我们带入了最好的社会，并使我们我们认识的人就是这样的灵魂转化工具。 人类需要的是鼓舞人心的滋养，而读书正是这种滋养——雨果