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计算机仿真技术作业六
题目:三相逆变电路仿真
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计算机仿真技术作业六
题目:三相逆变电路仿真
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5毫亨,三相星接.
1,180°导电模式仿真:
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-4.
(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.
实验结果:
仿真连接图
参数设置
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.
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:基波幅值:U1等于2*Ud/π等于2*530/π等于337.4V,5次谐波幅值:U5等于U1/5等于67.48V,7次谐波幅值:U7等于U1/7等于48.2V.可以看出,实验所得的数据与理论值相差无几.
2,SPWM三相逆变器仿真:
采用离散系统仿真:双击"powergui"模块并选为离散仿真模式(discretize),采样时间可设为1e-6秒,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.
(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)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.
实验结果:
(1)f等于50Hz,M等于0.9
连接图
参数设置
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.
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等于1,3,5,等时,k等于3(2m-1)1,m等于1,2,等,n等于2,4,6,等时,
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等于25Hz,M等于0.5
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.
傅立叶分解波形如下图所示:
分析:
通过对比第一种情况可知,调制度为a等于0.5,f等于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.
3,三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],载波频率设为1kHz,调制度0.9,频率50Hz,仿真时间0.1秒.
观察负载相电压的谐波频谱,并与前述结果进行比较分析.
实验结果:
分析:
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.