单端反激-pwm整流-spwm逆变电路仿真

现代电力电子电路

院系： 电气工程学院 班级： 1113班 学号： xxxxxxxxxx 姓名： xxxxxx 专业： 电工理论新技术 考试时间： 2011.11.18

1、单端反激式电路（Flyback）仿真。

（1）设计技术指标

输入10V直流电，反激整流器； （2）工作原理 反激电路图如图1.1所示：

图1.1 反激电路

S开通后，VD处于断态，绕组W1的电流线增长，电厂储能增加；S关断后，绕组W1的电流被切断，变压器中的磁场能量通过绕组W2和VD向输出端释放。

理想状况下波形如图1.2所示：

图1.2 反激电路理想波形

（3）元件参数 电路选用IGBT做为开头元件，直流输入电压为10V，变压器变比为2：1，滤波电容为0.5μf，负载电阻为100Ω。 （4）仿真电路 使用matlab绘制仿真电路如图1.3所示：

图1.3 反激电路仿真电路图

（5）仿真结果 Matlab仿真结果图1.4所示：

图1.4 反激电路仿真波形 从上到下依次为脉冲波形，一次侧电流，一次侧电压，二次侧电流，二次侧电压。与理想波形进行对比，可以看出电路符合设计要求。

5、分析并仿真三相PWM整流电路。

(1) 设计技术指标

输入峰峰值为100V的三相交流电压，输出200V直流电压。 （2）工作原理 三相pwm整流电路原理图如图2.1所示：

图2.1 三相pwm整流电路图

三相电压型PWM整流器的主电路如图2.1所示。图中ua,ub,uc为电网电压，ua,ub,uc为电网输入电流，ura、urb和urc为整流桥交流侧电压，udc为整流桥直流侧电压，R为交流侧电阻，LS为交流侧电感，C为直流侧滤波电容，RL为负载等效电阻，iL为负载电流。

PWM整流器可以实现能量的双向传输，当PWM整流器从电网吸收电能时，其处于整流状态；当PWM整流器向电网输出电能时，其处于逆变状态。PWM整流器实际上是一个交、直流侧可控的四象限变流装置。

参照PWM逆变电路的工作原理，按照正弦信号调制波和三角载波相比较的方法对桥臂上下开关管进行PWM调制，就可以在桥臂的交流侧产生正弦调制的电压波形，波形出了含有与正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量外，还含有与三角载波有关的频率很高的谐波。由于电感的滤波作用，这些高次谐波只会使交流电流产生很小的脉动。如果忽略这种脉动，当正弦信号的频率和电源频率相同时，交流电流与电网频率相同的正弦波。

（3）元件参数

输入三相交流电压峰峰值为100V，输入电压频率为50HZ，载波频率为2000HZ，幅值调制比为0.8。 （4）仿真电路 Matlab仿真电路图如图2.2所示：

图2.2 pwm整流电路仿真电路图

（5）仿真结果 三组线电压仿真结果如图2.3所示：

图2.3 pwm整流电路仿真结果

从上至下依次为uab,ubc,uca的线电压。 负载电流和电压如图2.4所示：

图2.4 pwm整流负载电流电压波形

由仿真结果波形可以看出设计符合电路要求。

8、分析并仿真三相桥式SPWM逆变电路（频率调制比N=5，幅值调制比为0.8）

(1) 设计技术指标

输入为100V直流电压，载波频率为250Hz，输出为三相spwm波，频率为50Hz。 （2）工作原理 Spwm逆变电路原理图如图3.1所示：

图3.1 spwm逆变电路图

载波信号uc为对称三角波，幅值为Ucm，频率为fc，调制信号为三相正弦波usa、、usb、usc，幅值为Usm，频率为fs。对a相桥臂，当usa>uc时，S1导通S4关断，当usa由于各相上下桥臂功率器件以互补方式轮流导通，故各相对N点的电压为双极性SPWM波形，该波形与各相上桥臂器件的驱动信号同步变化。输出的线电压可由相应两相对N点的

电压相减而得，线电压在±Ud和0之间变动，总体呈现单极性形状。星型连接负载的相电压波形较为负载，可能的电平为0、±Ud/3、±2Ud/3。

逆变电路输出相电压的基波与调制波同相位，线电压与之相差30°。为了保证三相之间的相位差，载波比应为3的整数倍。而且为了保证双极性调制时每相波形的正负半波对称，上述倍数须为奇数，这样在信号波的180°处，载波的正负半周恰好分布在两侧。由于波形的左右对称，就不会出现偶次谐波。但实际中载波频率往往远高于调制频率，此时载波的不对称对输出电流的影响甚微，可忽略不计。

理想情况下各部分波形图如图3.2所示：

图3.2 spwm波形图

（3）元件参数 输入为100V直流电压，载波频率为250Hz，输出为三相spwm波，频率为50Hz，负载电阻为1Ω，电感为1H。 （4）仿真电路 Matlab的仿真电路图如图3.3所示：

图3.3 spwm仿真电路图

（5）仿真结果 三相的桥电压波形如图3.4所示：

图3.4 spwm桥电压波形

三相负载电压波形如图3.5所示：

图3.5 三相负载电压波形

三相负载电流波形如图3.6所示：

图3.6 三相负载电流波形

通过仿真波可以看出电路设计符合要求。