单相有源逆变器模型构建与仿真研究Word文档下载推荐.doc

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王芳云

职称：

讲师

二〇一四年五月十日

摘要

在科学技术飞速发展的今天，科学技术发展必须的要依靠先进技术，才能更好的为人类服务。

移动电话、笔记本电脑、平板电脑和小型高科技电子产品越来越多的被人们使用。

各类新能源的出现，不断地推动了逆变技术的发展。

国家现在也在大力发展这一门技术，国家以后更多需要这方面的人才，为国家做出自己应有的价值。

展望未来，逆变技术会发展得越来越壮大。

我们应该好好的学习和掌握这一门技术。

本文探讨了单相有源逆变器的设计， 

先对逆变系统的结构进行了了解，通过比较分析几种结构常用的结构对逆变电源原理有了初步的认识。

在方案的选择上我们采用了直流升压斩波电路作为升压环节，采用逆变环节采用了全桥逆变电路。

我们在MATLAB中搭建仿真模型，模拟现实电路。

最后，设计所做的调试和仿真的结果，验证了本文的逆变思路的可行性。

而且电路结构紧凑，电路简单，控制方便，在某种程度上减低了成本而且可靠性也得到了提高。

关键词：

直流升压全桥逆变Matlab仿真

Abstract

Intoday'

srapiddevelopmentofscienceandtechnology,scienceandtechnologydevelopmentmustrelyonadvancedtechnology,inordertobetterservehumanity.tabletPCsandsmallhigh-techelectronicproductsmoreandmoreusedbypeople.Meanwhile,Theemergenceofnewtypesofenergy,Constantlypromotethedevelopmentofinvertertechnology.Countriesarenowalsovigorouslydevelopthisgatetechnology,afterthecountryneedsmoreexpertiseinthisarea,andmakeitsduevaluetothecountry.Lookingahead,theinvertertechnologywilldevelopmoreandmorestronger.Weshouldbegoodtolearnandmasterthisgatetechnology.

Thispaperdiscussesthesingle-phaseactiveinverterdesign,thestructureofthefirstinvertersystemwereunderstoodbycomparingthestructuralanalysisofthestructureofseveralcommonprinciplesforpowerinvertershaveapreliminaryunderstanding.InourselectionschemeusingDCboostchoppercircuitasaboostlinksusinglinkinverterwithafull-bridgeinvertercircuit.WebuildsimulationmodelsinMATLAB,simulaterealcircuit.Finally,thedesignandsimulationdebuggingresultsdonetoverifythefeasibilityoftheinverterideaofthisarticle.Andthecircuitstructureiscompact,circuitissimple,easytocontrol,inawaytoreducethecostandreliabilityhavealsobeenimproved.

KeyWords:

DCboost，full-bridgeinverter，Matlabsimulation

目录

1绪论 1

1.1逆变器的定义 1

1.2逆变电源的用途 1

1.3逆变器的分类 2

1.4正弦波逆变器与方波逆变器 2

1.5逆变器的效率 2

1.6二极管在逆变器中的应用 3

2 逆变电源的系统分析 4

2.1逆变技术的分类 4

2.2逆变系统结构的比较 4

2.2.1工频变压器形式电路 5

2.2.2高频变压器形式电路 5

2.2.3无变压器形式电路 6

2.3逆变系统升压环节的比较和分析 6

2.3.1正激式 6

2.3.2反激式 7

2.3.3半桥式 7

2.3.4全桥式 8

2.3.5推挽式逆变 8

2.3.6直流升压斩波电路 9

2.4逆变系统逆变环节的比较和分析 11

2.4.1推挽式逆变电路 11

2.4.2半桥逆变电路 12

2.4.3全桥逆变电路 13

3单相逆变电源的模型仿真 15

3.1MATLAB的基本介绍 15

3.2Simulink的基本介绍 15

3.3逆变电源的原理 15

3.4逆变系统电路的仿真 16

3.4.1建立仿真模型 16

3.4.2模型的仿真结果 18

结束语 21

致谢 22

参考文献 23

1绪论

1.1逆变器的定义

DC-AC的变换是指用逆变器将直流电变换成交流电，这个过程需要变换频率，电压并且是可以调节的交流电， 

而这个变换的过程所涉及到的电路，被称为逆变电路。

例如：

采用晶闸管的电力汽车，下坡时，电动机变成发电机操作，电力汽车的动能转变成电能，反回电源中。

又例如，转动的直流电动机迅速制动时，会使电动机变成发电机运行，使电动机的动能转化成电能，反送回到电网中。

逆变电路就是把直流电转化成交流电的电路。

在一定条件下，逆变电路又可以转化成整流电路。

在逆变时如果交流侧接有电源或者和电网连接就是有源逆变；

相反的，无源逆变就是交流侧没有和电源连接也没有和电网连接而是直接接到负载上。

逆变电路经常和变频技术结合起来用，交流变频调速就是利用这个原理。

1.2逆变电源的用途

逆变电源也称逆变器，是指将低压的直流电逆变成高压（或低压）的交流电的设备。

在没有交流电的环境，可以用蓄电池作为电源，输出交流电给交流用电设备提供可靠的电能。

比如说12V的蓄电池是不能让电灯、电视或电脑等用电器工作的，然而让该蓄电池通过逆变器转成220V交流电，再接入到这些用电器中，它们就可以正常地工作了。

通常逆变器都自带有电池，在外面卖的UPS电源就是自带蓄电池的。

但是电池容量很小，只能为计算机提供几分钟到十几分钟电能。

主要用在突然断电的时候，为计算机提供应急的电能。

好让你有足够的时间把未保存的文件保存下来，并且能够正常的关掉计算机，保护计算机数据。

它的主要应用场所：

1．在车、船和飞机上，给交流用电设备供电；

2．在没有电源的地方，和其它发电设备（太阳能、水能以及各种燃料发电机等）一起工作，为用户提供交流电能；

3．用做通信、电力系统的不间断电源UPS；

4．用做消防应急电源EPS；

5．利用便携电源，提供临时交流电能等。

1.3逆变器的分类

工业一级的逆变器通常都是正弦波输出，与我们日常使用的交流电一样，如电力逆变器，通讯逆变器。

另外还有方波输出的逆变器，主要用于民用场合，如车载逆变器。

这些逆变器都是一些小功率的逆变器。

1KVA以上逆变器的通常都做成了正弦波逆变器。

我们按照技术领域把正弦波逆变器又分成工频和高频的，工频逆变器技术性能指标比较好，过负载能力很强。

但是体积庞大、质量太沉重。

高频逆变器是这些年出现在市场上的新成员。

它的特点是效率高，技术指标优越，尤其是他体积较小、质量又轻、功率密度很高。

这些优点都是现代电力电子的发展方向。

目前高频逆变器已经占领了中小功率逆变器的市场。

现在的技术发展很快，从价格方面考虑的话，高频逆变器后劲优势非常的大。

逆变器按照输出分为单相和三相，为了适应不同的负载与市电用一样的指标。

1.4正弦波逆变器与方波逆变器

正弦波逆变器输出的交流电能是跟我们家里使用的电能相同甚至质量更好，因此它没有电力系统中的电磁干扰污染。

方波逆变器输出电能波形是方波，质量相对较差。

他的电能是阶跃性的，从正的最大直接跳到负的最大，这个过程几乎是同时的。

这样的交流电会对逆变器和负载造成剧烈的影响。

同时，其负载能力差，仅为额定负载的百分之四十到百分之六十，不能带感性负载。

如果方波电路携带的三次谐波分量流过一个很大的负载就会造成负载容性电流变大，因此不能都带大负载。

过载严重时，会损坏负载的电源滤波电容。

现在准正弦波逆变器可以战胜这些缺点，他不是从正向最大值直接跳到负向最大值，而是有一个缓冲。

这样，使用效果就有很大的改善。

但是准正弦波逆变器的波形还是属于方波，连续性没有得到改善还是很差。

综上所诉，正弦波逆变器输出的交流电质量高，可以带各种类型的负载，但是成本和技术的要求都是很高的。

准正弦波逆变器基本上可以满足广大用户的用电需求，而且还具有噪声低，效率高，价格适中等优点，因此成为市场主流产品。

制造方波逆变器电路采用的技术太陈旧了，这种落后的技术将逐步退出市场。

1.5逆变器的效率

逆变器在工作中也会消耗一部分电能。

所以，它的输出功率要小于它的输入功率。

逆变器的效率就是逆变器输入功率与输出功率的百分比。

例如，一台逆变器输出功率是90W交流电，输入功率是100W直流电，那么，逆变器的工作效率就是90％。

1.6二极管在逆变器中的应用

节能与高效率是家电应用的首要问题。

三相无刷直流电机由于其体积小、效率高的特点，广泛应用于家用电器设备和很多应用中。

三相无刷直流电机的可靠性被提高了，因为在技术生产上，人们用上了电子换向器。

标准的三相功率级（powerstage）被用来驱动一个三相无刷直流电机，如图1所示。

功率级产生一个电场，这个电场必须保持与转子磁场的夹角接近90度，这样才能使电机很好地工作。

六个定子磁场向量由六步序列控制产生，这六个矢量只能在给定的一个转子位置下改变。

霍尔效应传感器扫描转子位置。

采用六个开关电源根据需要分别切换MOSFET，获得六个步进电流给转子。

下面介绍一个常用的切换模式：

图1

Q2、Q4和Q6，转换成低频，Q1、Q3和Q5，转换成高频。

要产生功率级就需要把一个低频MOSFET转为开状态，另一个高频高频MOSFET转为切换状态。