38单相电压型全桥逆变电路输出电压频谱分析研究.pdf
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1、2010年 12月 第 24卷 ? 第 4期 阴 山 学 刊 YINSHAN ACADEM IC J OURNAL Dec . 2010 Vo1 . 24?No. 4 单相电压型全桥逆变电路输出电压频谱分析研究 * 巩 瑞 春, 王 润 文 (包头师范学院 信息科学与技术学院, 内蒙古 包头 014030) ? ? 摘? 要: 本文首先介绍了单相电压型全桥逆变电路, 对其进行了 MATLAB仿真, 分 180?和 120?移相调压 两种方式对输出电压波形, 输出电流波形, 以及输出电压的频谱进行了分析。 关键词: 单相全桥; 逆变电路; 移相; 频谱分析 中图分类号: TM 464? 文献标识
2、码: A? 文章编号: 1004- 1869( 2010)04- 0036- 03 1? 单相电压型全桥逆变电路简介 电路如图 1所示, 直流侧为电压源, 交流侧为阻感性负 载, 共有四个桥臂, 可以看成两个半桥电路组合而成。每个 桥臂都由一个 IGBT和与它反并联的二极管组成。当给 IG? BT加关断信号时, I GBT 一定关断, 但给 I GBT 加导通信号 时, I GBT 不一定能导通, I GBT 是单向器件, 能否导通取决与 流过负载的电流是否与 I GBT 的导通电流方向一致。如一 致, 则 I GBT导通, 如不一致, 则对应的二极管导通。 图 1 : 单相电压型全桥逆变电路
3、? ? ? ? ? 图 2: 单相电压型全桥逆变电路仿真电路图 2? 180? 移相型全桥逆变电路仿真分析 2 . 1?180? 移相型全桥逆变电路工作原理 仿真电路如图 2所示, 把桥臂 1和 4作为一对, 桥臂 2和 3作为另一对, 成对的两个桥臂同时导通, 两对交替各自导通 180?, V1, V4(或 VD1, VD4) 导通, 输出电压为 Ud,V2, V3(或 VD2, VD3) 导通, 输出电压为 - Ud, 所以输出电压为正负各为 180?, 幅值为 Ud的矩形波。 矩形波 u0展开成傅里叶级数得; u0= 2Ud ? sin?t+ 1 3 sin3?t+ 1 5 sin5?t
4、+ ? 2 . 2?180? 移相型全桥逆变电路仿真分析 分别从 MATLAB /SI MULINK 的电力模块库 ( Si mpower ? syste ms)和基本模块库 ( Si mulink)里拖出相应模块, 连接, 设 置参数, 使直流侧电压 Ud= 100V, 负载电阻 R = 1?, 电感 L = 0. 1H, I GBT的栅极驱动脉冲周期为 0. 02s, 进行仿真, 检测 各栅极驱动脉冲, 输出电压, 输出电流波形如图 3所示: 从仿真波形中可以看出, 输出电压 u0波形为正负各 180?的矩形波, 幅值等于直流测电压为 100V, 而电流波形是 由于负载与直流侧交换能量而形
5、成的充放电波形。 36 *收稿日期: 2010- 10- 28 作者简介: 巩瑞春 ( 1970- ), 男, 内蒙古土默特左旗人, 讲师, 硕士。 图 3: 180? 移相 ug1, ug2, ug3, ug 4, u0, i0波形图 ? ? 对输出电压波形进行频谱分析, 得到输出电压波形频谱 图如图 4所示: 图 4: 180? 移相输出电压波形频谱图 ? ? 从频谱分析图中可以看出, 180? 移相逆变器输出交流电 压波形中除含有基波外, 还含有 3次, 5次, 7次等奇次谐波, 低次谐波含量较高, 3次谐波高达 33. 36% , 5次谐波高达 20% , THD(总谐波系数 )为 4
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- 38 单相 电压 型全桥逆变 电路 输出 频谱 分析研究
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