计算机仿真 三相逆变电路仿真实验报告 实验六Word格式.docx
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学号:
09291183
指导老师:
牛利勇
完成日期:
2015.5.24
一、实验要求
直流电压530V;
逆变器用UniversalBridge模块,器件选IGBT;
逆变器输出电压频率50Hz;
负载用阻感负载,电阻10欧姆,电感5mH,三相星接。
驱动信号可用6个PulseGenerator产生,移相60度;
输出电压频率为50Hz。
二、180°
导电模式仿真
1、实验内容
驱动信号可用6个PulseGenerator产生,相互移相60度;
仿真时间0.2秒,算法ode23tb,最大步长限制为1e-4s。
(1)记录a相电压波形;
(2)记录a相电流波形;
(3)记录ab线电压波形;
(4)用ExtraLibrary/Measurements/Fourier模块计算a相电压的基波、5次谐波、7次谐波幅值,并与理论公式对比。
2、实验步骤及波形
主电路为530V直流电源接到IGBT逆变器上,然后加到三相对称阻感负载(星型连接)上。
加在逆变器上的触发信号由六个各差60度的脉冲信号组成,顺序为1、4、3、6、5、2,同时用Multimeter模块测量三个波形,并用傅立叶分解模块分析A相电压的基波和谐波幅值。
具体连接图和参数设置如下图所示:
脉冲1信号设置:
相角滞后0度
脉冲4信号设置:
相角滞后180度
仿真所得波形如下图所示。
从上至下依次为A相电压,A相电流,AB相电压。
3、实验数据分析
由傅立叶分解模块得到基波、5次谐波和7次谐波幅值如下:
基波幅值:
337.4V
5次谐波幅值:
67.4V
7次谐波:
48.12V
与理论值比较:
U1=2*Ud/π=2*530/π=337.4V,5次谐波幅值:
U5=U1/5=67.48V,7次谐波幅值:
U7=U1/7=48.2V。
可以看出,实验所得的数据与理论值相差无几。
三、SPWM三相逆变器仿真
采用离散系统仿真,在命令行窗口中输入powerlib,将其中的“powergui”模块拖到仿真界面中,双击并选为离散仿真模式(discretizeelectricalmodel),本题中采样时间可设为1e-6s;
用ExtraLibrary/discretecontrolblocks/discretePWMgenerator模块产生PWM信号,;
选择三相桥式电路,载波频率设为1kHz,调制度0.9,频率50Hz;
仿真时间0.1秒即可。
(4)在观察ab线电压波形的示波器中,将数据以“structurewithtime”格式保存在工作空间。
(5)双击“powergui”模块,单击“FFTAnalysis”按钮,打开谐波分析界面。
上面的子窗口显示电压波形,选择起始时间为0.04秒,两个周期,频率50Hz,最大频率5000Hz,画出ab线电压的频谱图,并与理论分析对比,指出谐波分布的特点。
(6)调制度改为0.5,频率25Hz,重复上述实验。
主电路没有变化,因为电路工作在离散状态下,所以触发信号换为DiscretePWMGerenator。
具体连接图及参数设置如下图所示:
(1)f=50Hz,M=0.9
傅立叶分解波形如下图所示:
分析:
输出线电压的谐波集中分布在处,其中
式中,n=1,3,5,…时,k=3(2m-1)1,m=1,2,…;
n=2,4,6,…时,
由上式可知,在载波频率的整数倍处的高次谐波不再存在。
SPWM的谐波分布带有明显的“集簇性”,也就是一组一组地集中分布于载波频率的整数倍频两侧,而且在每一组谐波中,随着k的增大,即远离该组谐波的中心,则谐波幅值通常减小。
另外,由于3的整数倍次谐波属于零序分量,故逆变器输出线电压中将不存在3的整数倍次谐波。
所以该谐波中不含有3倍的50Hz谐波分量。
(2)f=25Hz,M=0.5
通过对比第一种情况可知,调制度为a=0.5,f=25Hz时,交流电流中基波的含量(THD)为139.76%,所以负载电流的正弦度更好。
由于调制度a的减小,所以输出电压中基波分量的幅值与第一种情况相比减小了。
谐波分布特点:
集中分布于载波频率的整数倍频两侧,而且在每一组谐波中,随着k的增大,即远离该组谐波的中心,则谐波幅值通常减小。
四、三相逆变器多重化仿真:
移相180度;
变压器:
10kVA,50Hz,原边[4400.0020.04],副边[2200.0020.04],励磁支路[200200]。
观察负载相电压的谐波频谱,并与前述结果进行比较分析。
按图连接好电路,参数设置如下图所示:
与单个逆变器输出的对比:
THD明显减小,基波幅值变小,在基波的倍处的谐波消失,原因即为多重化相当于把调制比变为了原来的2倍。
五、实验心得
这次实验比较简单,重点在傅立叶分析上,而难点在触发信号的频率设置和相角设置。
通过这次实验,我更加清楚了傅立叶分解的基波和谐波幅值的计算,以及电路中谐波相互抵消的情况。
总的来说,这次实验还是给了我很大的帮助的。
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