三相桥式逆变电路
题目要求
三相桥式逆变电路。仿真实现其基本时序波形，分析开关的电压、电流状态。计算输出电压和输出电流中基波及5、7、11、13次谐波含量，并与仿真结果对比。
参数设置：三相桥式逆变电路，直流侧电压200V，系统频率50HZ，阻感负载R=5Ω，L=0.01H 。
参数设置
首先在MATLAB的Simulink的仿真模块建立如下所示的三相桥式逆变电路的仿真电路图：
图1-1 三相桥式逆变电路仿真电路图
直流侧电源电压Ud为200V，负载为三相电阻电感负载，电阻R=5Ω，电感L=0.01H。电路中的开关管分别采用六个“Pulse Generator”环节产生驱动信号，工作频率为50Hz，驱动信号的产生顺序按驱动环节的编号依次相差0.0033s（对应50Hz即为60°）。
仿真图分析
开关电压、电流状态分析
下图为开关VT1的电压、电流仿真波形图，以此为例进行开关电压、电流状态分析。
图1-2 开关电压、电流状态分析
三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式是180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120°。在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。
分析单个开关电压、电流波形，根据上图可以看出，任一开关导通角度为180°，导通压降近似于0，两端承受占空比为50%的200V矩形波。
电流Iv1测量的是晶闸管和二极管的并流电流。上桥臂1中的V1从通态转换到断态时，因为阻感负载中的电流不能突变，而是下桥臂4中的VD4先导通续流，电流波形连续，而后逐渐降到零。当V4截止，V1导通时，由于有个反向的二极管续流电流，从而导致开关电流波形为负。
基本时序图分析
对于U相输出来说，当桥臂1导通时满足Uun'=Ud/2；当桥臂4导通满足时，Uun'=-Ud/2。因此，Uun'的波形是幅值为Ud/2的矩形波。V、W 两相的情况和 U 相类似,Uvn'，Uwn'的波形形状与Uun'相同，只是相位依次相差120°。
下面为的波形图。
图1-3 的电压波形图
下面是三相电压型桥式逆变电路的基本相电压和相电流波形图。
图1-4 相电压波形图
图1-5 相电流波形图
相电压Uun、Uvn、Uwn波形形状相同，相位依次相差120°，幅值为2Ud/3。相电流iu、iv、iw波形形状相同，相位依次相差120°。其中iu>0时，VD4导通，iu<0时，V4导通。
下面是UV之间的线电压、线电流波形图。
图1-6 UV之间线电压、线电流波形图
线电压Uuv=Uun'-Uvn',它的峰值为Ud，Uvw、Uwu与Uuv波形相同，相位依次相差120°。
将桥臂 1、3、5 的电流相加即可得到直流侧电流id。id为脉动的直流电流，每隔 60°脉动一次，如下图所示。
图1-7 直流侧电流波形图
输出电压、输出电流谐波含量误差分析
计算公式
基波相电压的有效值为：
相电压n次谐波有效值为：
相电压n次谐波含量为：
基波相电流的有效值为：
相电流n次谐波有效值为：
相电流n次谐波含量为：
结果分析
下表是输出电压、输出电流的谐波含量仿真值与理论值误差分析。
表3-1输出电压谐波含量仿真值与理论值误差
| 输出电压 | 仿真值 | 理论值 | 相对误差 |
|---|---|---|---|
| 相电压基波有效值 | 90.671 | 90 | 0.745% |
| 5次谐波含量 | 0.1931 | 0.2 | 3.45% |
| 7次谐波含量 | 0.1478 | 0.1429 | 3.43% |
| 11次谐波含量 | 0.0876 | 0.0909 | 3.63% |
| 13次谐波含量 | 0.0797 | 0.0769 | 3.64% |
下表是输出电压、输出电流的谐波含量仿真值与理论值误差分析。
表3-2输出电流谐波含量仿真值与理论值误差
| 输出电流 | 仿真值 | 理论值 | 相对误差 |
|---|---|---|---|
| 相电流基波有效值 | 15.355 | 15.241 | 0.749% |
| 5次谐波含量 | 0.0691 | 0.0715 | 3.35% |
| 7次谐波含量 | 0.0387 | 0.0374 | 3.47% |
| 11次谐波含量 | 0.0145 | 0.0151 | 3.97% |
| 13次谐波含量 | 0.0117 | 0.0112 | 4.46% |
将理论值与仿真值进行对比，发现数值较为接近，仿真较为成功，并且随着谐波次数的增大，相对误差也在增大。
附录：程序代码
Uu5_proportion=Uu.Data(end,2)/Uu.Data(end,1)
Uu7_proportion=Uu.Data(end,3)/Uu.Data(end,1)
Uu11_proportion=Uu.Data(end,4)/Uu.Data(end,1)
Uu13_proportion=Uu.Data(end,5)/Uu.Data(end,1)
Uuv5_proportion=Uuv.Data(end,2)/Uuv.Data(end,1)
Uuv7_proportion=Uuv.Data(end,3)/Uuv.Data(end,1)
Uuv11_proportion=Uuv.Data(end,4)/Uuv.Data(end,1)
Uuv13_proportion=Uuv.Data(end,5)/Uuv.Data(end,1)
Iu5_proportion=Iu.Data(end,2)/Iu.Data(end,1)
Iu7_proportion=Iu.Data(end,3)/Iu.Data(end,1)
Iu11_proportion=Iu.Data(end,4)/Iu.Data(end,1)
Iu13_proportion=Iu.Data(end,5)/Iu.Data(end,1)
Iuv5_proportion=abs(Iuv.Data(end,2)/Iuv.Data(end,1))
Iuv7_proportion=abs(Iuv.Data(end,3)/Iuv.Data(end,1))
Iuv11_proportion=abs(Iuv.Data(end,4)/Iuv.Data(end,1))
Iuv13_proportion=abs(Iuv.Data(end,5)/Iuv.Data(end,1))
所有MATLAB/Siumlink仿真源程序和模型都可以免费提供给大家，有需要的朋友可以私信或者评论区留言。
希望大家真正的热爱电力电子，享受探索，享受实验，干杯，朋友们！
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浅聊开关电源1：大学生电赛（电源类）之BUCK电路（PCB设计，STM32F4xx程序与Simulink仿真）_电赛学什么类型的stm32单片机-CSDN博客
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链接：夸克网盘分享
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标签：仿真,Siumlink,end,电流,proportion,谐波,MATLAB,Data From： https://blog.csdn.net/xjtuymh/article/details/140315206