单相全桥电压型逆变电路仿真实验.docx

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1、一、实验目的实验四单相全桥电压型逆变电路仿真实验班级自动化202姓名XXX学号时间2022/11/101 . 了解并掌握单相全桥电压型逆变电路的工作原理；.进一步熟悉MATLAB中对Simulink的使用及构建模块；2 .进一步熟悉掌握用MATLAB绘图的技巧。二、实验主要仪器与设备PC机、MATLAB仿真软件三、实验原理实验线路如图1所示，它有4个桥臂可以看成由两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导 通180。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。改变输出交流电压的 有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，成为移相调压。各栅极信号为180。正偏

2、， 180反偏，且T1和T2互补，T3和T4互补关系不变。T3的基极信号只比T1落后q（0vq180。）, T3、T4的栅极信号分别比T2、T1的前移180。-q, u0成为正负各位q的脉冲，改变q即可调节 输出电压有效值。图1电压型单相全桥逆变电路原理图四、实验步骤及电路图1 .建立MATLAB仿真模型，如图2和图3所示。图2单相全桥电压型逆变电路两对桥臂交替导通180度仿真图图3电压型单相全桥逆变电路输出电压有效值可调的移相工作方式仿真图.模块说明及参数设置说明(1)模块说明由图4可知，从左到右依次是：IGBT、直流电压源、脉冲发生器、电压测量模块、电流 测量模块、分用器、负载、示波器、电

3、源图形用户界面。图4模块介绍IGBT： IGBT模块，保持默认参数直流电源：设置直流电压值为100V脉冲发生器：随着实验不同而调整参数电压测量模块：测量电压值的模块，保持默认参数电流测量模块：测量电流值的模块，保持默认参数信号集成模块：将信号分解成不同部分RLC模块：RLC模块，可设置电阻，电感值Powergui：实现电路图形和状态空间方程的转换，维持默认参数。（2）参数设置两对桥臂交替导通180度a.直流电压源：设置直流电压值为250Vb.负载：实验中RLC设置为阻感性负载，设置电阻值为20mhs,电感为0.01H。c.脉冲发生器：开关周期0.02s：设置控制1、4号IGBT的脉冲发生器脉冲

4、电压为IV,脉冲周期为0.02s, 脉冲宽度为50%0设置控制2、3号IGBT的脉冲发生器脉冲电压为IV,脉冲周期为0.02s, 脉冲宽度为50%,延迟触发0.01s。开关周期0.04s：设置控制1、4号IGBT的脉冲发生器脉冲电压为IV,脉冲周期为0.04s, 脉冲宽度为50%o设置控制2、3号IGBT的脉冲发生器脉冲电压为IV,脉冲周期为0.04s, 脉冲宽度为50%,延迟触发0.02s。输出电压有效值可调的移相工作方式a.直流电压源：设置直流电压值为250Vb.负载：实验中RLC设置为阻感性负载，设置电阻值为20mhs,电感为0.01H。c.脉冲发生器：开关周期0.02s,移相60 ：设

5、置控制1、4号IGBT的脉冲发生器脉冲电压为IV,脉冲周 期为0.02s,脉冲宽度为50%,其中1号延迟0s, 4号延迟（0.02/6） s。设置控制2、3号IGBT 的脉冲发生器脉冲电压为1.2V,脉冲周期为0.02s,脉冲宽度为50%,其中2号延迟0.01s, 3 号延迟（0.01+0.02/6） So开关周期0.02s,移相120。：设置控制1、4号IGBT的脉冲发生器脉冲电压为IV,脉冲 周期为0.02s,脉冲宽度为50%,其中1号延迟0s, 4号延迟(0.02/3) s。设置控制2、3号IGBT 的脉冲发生器脉冲电压为1.2V,脉冲周期为0.02s,脉冲宽度为50%,其中2号延迟0.

6、01s, 3号延迟(0.01+0.02/3) So开关周期0.ls,移相120,设置控制1、4号IGBT的脉冲发生器脉冲电压为1.2V,脉冲周 期为0.1s,脉冲宽度为50%,其中1号延迟0s, 4号延迟(0.1/3) s。设置控制2、3号IGBT的 脉冲发生器脉冲电压为1.2V,脉冲周期为0.1s,脉冲宽度为50%,其中2号延迟0.05s, 3号延 迟(0.05+0.1/3) So 实验波形 当开关周期为0.02s时波形如图所示：，Scope XFile Jools yiew Simulation Help 0至功，口波形分析全桥逆变电路共有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。把桥置1

7、和4作为一 对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180。其输出电压的波 形与半桥电路的波形输出电压形状相同，也是矩形波，但其幅值高出一倍。当减小开关频率时，1、4号IGBT与2、3号IGBT轮流导通的频率减慢，故在同一段 周期内U。改变的次数减少，因为I。是通过U。计算得来的，故I。的波形也会随之变少， 故在同一段时间内开关周期为T=0.04s时的Io与Uo的波形要比T=0.02s时的波形少。通过观察两图中Io的幅值发现当开关频率增大时Io的幅值变小，因为开关频率变大, 电感充电时间变短，故电流Io幅值变小。以IGBT1的电压波形为观测对象，IGBT电压波形的频率随

8、开关频率的增大而增大，且 频率与输出电压波形的频率相等。2、输出电压有效值可调的移相工作方式实验结果对于开关周期为0.02s,不同移相角度的触发脉冲信号、输入电压、IGBT电流和电压、 输出电流和电压见图6所示。W Scopel X Js文件(F)工具(T)视图(V)仿亘帮助(H) 00二 | 注二至二350昌 180一文付(F) IJKT)视图(V)仿 11(1)0 080.090.1于刷I T-0 100移相角度为60就结SJ于柒徉 T=0 100 1，Scopel,文件(F)工具(T)视图(V)仿真(I)帮助(H) 二 0 3小二小取二至0。50|、文件(F) IJKD (V)仿真(1)

9、裙联H)就结2s于柔徉T=0 100注埴移相角度为120。图6开关周期为002,不同移相角度的输出波形对于移相角度为120。，不同开关周期是输出的各IGBT的电压与负载电流与电压还有 触发脉冲信号见图7所示.不 ScopelA文件(F)工具(T)视图(V)仿真(I)帮助(H)、文件(F) IJKD (V)仿真(1)裙联H)开关周期为002s文件(F) IJKT)仿it(l) S(H)司 Scopel X文件(F)工具视图(V)仿真(I)帮助(H)10旨二3开关周期为0.1s0.31于奈T-C300图7移相角度为120 ,不同开关周期的输出波形波形分析各IGBT的栅极信号仍为180。正偏，180

10、。反偏，并且VI和V2的栅极信号互补，但 V3的基极信号不是比VI落后180 ,而是只落后6 (0 0180 )o也就是说，V3, V4 的栅极信号不是分别和V2、VI的栅极信号同相位，而是前移180-九这样，输出电压劭就 不再是正负各为180。的脉冲，而是正负各为。的脉冲。在0时刻，设V3, V4栅极信号反相，故V3, V4截止，而因电感作用，Io不能突变, 故V3不能立即导通，VD3续流，VI, VD3同时导通故输出电压为0。到。，VI, V2信号 反向，VI截止，VD2续流，VD2和VD3导通，此时为-Ud。电流过零反相时，VD2, VD3截止，V2, V3开始导通，Uo仍为-Ud。到T

11、/2+en寸，V2, VD4导通，Uo变为0直到下一个周期。故移相越大，输出电压U。为0的部分越长。对于开关周期相同，但是移相不同，正如上述所言，移相越大，输出电压U。为0的部 分越长，即输出为有值时间变短。也就是实现了通过移相来调整输出电压的有效值。对于电 流波形而言，由于电感的存在，当移相范围过大，电感充电时间越短，放电时间越长，这有 可能导致电流出现“断流”的现象。对于相同移相角度，不同开关周期，当减小开关频率时，1、4号IGBT与2、3号IGBT 轮流导通的频率减慢，故在同一段周期内U。改变的次数减少，且由于电感的存在，减小开 关频率，使得电流的充电时间与放电时间都会变长，此时Io输出幅值变大，即使在充电时 间与放电时间一样长的情况下，还会可能出现电流“断流”的现象。五、心得体会通过这次单相桥式逆变仿真我对逆变电路的理解更加的深刻了，如逆变电路中IGBT栅 极受到触发信号后电路中哪个器件关断，信号的输入输出要求等等。通过这次试验不仅让我 电路分析能力更上一层楼，我对电路中每个参数的变化对电路的输出波形结果有什么影响也 有了更深一步的理解。