单相有源逆变器模型构建与仿真研究

陕西科技大学毕业设计（论文）题 目： 单相有源逆变器模型构建与仿真研究系 别： 电子信息与控制工程系专业班级： 供配电 105 班姓 名： 张小伟学 号： 20100444 指导教师： 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 In today s rapid development of science and technology, science and technology development must rely on advanced technology, in order to better serve humanity. tablet PCs and small high-tech electronic products more and more used by people. Meanwhile, The emergence of new types of energy, Constantly promote the development of inverter technology. Countries are now also vigorously develop this gate technology, after the country needs more expertise in this area, and make its due value to the country. Looking ahead, the inverter technology will develop more and more stronger. We should be good to learn and master this gate technology. This paper discusses the single-phase active inverter design, the structure of the first inverter system were understood by comparing the structural analysis of the structure of several common principles for power inverters have a preliminary understanding. In our selection scheme using DC boost chopper circuit as a boost links using link inverter with a full-bridge inverter circuit. We build simulation models in MATLAB, simulate real circuit. Finally, the design and simulation debugging results done to verify the feasibility of the inverter idea of this article. And the circuit structure is compact, circuit is simple, easy to control, in a way to reduce the cost and reliability have also been improved. Key Words: DC boost， full-bridge inverter ， Matlab simulation 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 4 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 3.1 MATLAB 的基本介绍 15 3.2 Simulink 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 . 231 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 。2 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％。3 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 (power stage) 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。4 步骤一： 功率级同时给两个相位通电， 而对第三个相位断电。 假设通电相位为 L1和 L2， L3 为断电。这时， Q1 和 Q2 都是导通运行状态，电流回路如图 1 上蓝色的线，流过 Q1、 L1、 L2 和 Q4。步骤二： Q1 截止。电感会产生一个额外的电压，直到 D2 被直接偏置，且会有续流电流流过，如图 1 上绿色的线流过 D2、 L1、 L2 和 Q4。步骤三： Q1 导通， D2 被反向偏置。 Q1 的总电流等于电源电流加上 D2 上的恢复电流。当 Q1 导通时， D2 被反向偏置， N 区有少量载流子跑到 P+体区，反过来也是一样。载流子快速地移动在二极管产生大量的电流流过，从漏极到源极。面对通过Q2 和 Q1 的尖峰电流，电感 L1 表现为高阻抗。 Q1 上的额外尖峰电流会造成导通期间的开关损耗变大。2 逆变电源的系统分析2.1 逆变技术的分类现在的逆变技术，可以根据不同的形式分类，主要分为以下几类：1、 按输出的频率， 可分为高频 ( 十几千赫至几兆赫 ) 、 中频 (400 赫至十几千赫 ) 、和工频逆变 (50 至 60Hz ) 。2、按照输出的相数，可分为多相、三相和单相逆变。3、按照输出能量的去向，可分为无源和有源逆变。4、根据逆变器主电路，可分为推挽式逆变、单端式逆变、半桥式和全桥式逆变。5、按照逆变主开关类型，可分为晶体管逆变、晶闸管逆变和场效应管逆变以及IGBT 逆变等等。6、按照输出稳定的参量，可分为电流型和电压型逆变。7、按照输出波形，可分为正弦波输出和非正弦波输出逆变。8、按照控制方式，可分为调脉宽式 (PWM) 和调频式 (PFM)。9、按照工作模式的切换，可分为定频软开关式、定频硬开关式和谐振式。2.2 逆变系统结构的比较目前常用的逆变系统结构有工频变压器形式、高频变压器形和无变压器形式电路。2.2.1 工频变压器形式电路电路是一个单一的结构（ dc-ac） ，如图 2-1 所示，直流电压逆变成交流电压，其5 有效值相等。再通过工频变压器把转换出的交流电压提升为额定的交流电压（比如220V） 。工频变压器形式电路的工作效率通常都能在 90%以上，可靠性高、抗短路能力强。工频变压器形式电路占用空间大，质量重，造价费用也比价高。而且响应速度慢，输出波形不稳定，带负载能力差。图 2-1 工频变压器形式2.2.2 高频变压器形式电路高频变压器电路为三层结构 （直流 -交流 -直流 -交流） ， 如图 2-2 所示， 主电路分为两个部分 ,高频升压和工频逆变，电路系统比较复杂。（ 1）高频升压部分（直流 -交流 -直流） ：第一步将直流电能逆变成高频交流电能，不改变它的有效值。然后将输出的高频交流电压变压升高，最后经过整流滤波消除杂波成分，就得到一个稳定的高压直流电压。（ 2） 工频逆变部分 （直流 -交流） ： 采用工频逆变电路把高压直流电能进行整流和滤波转换成交流电压 220V 或 380V 这个系统的逆变效率比较高，一般都能达到百分之九十以上。因为系统采用高频变压器，所以系统的占用体积小，重量轻，产生的噪声也明显下降，但是该系统电路也比较复杂。蓄电池负载滤波环节工频逆变工频升压6 图 2-2 高频变压器形式2.2.3 无变压器形式电路电路是一个两层结构（直流 -直流 -交流） ，如图 2-3 所示，第一步采用非隔离变化把直流电压升高成高压直流电压， 第二步采用工频逆变把高压直流电压逆变成交流电压。因为不需要变压器隔离输入端和输出端，所以系统具有占用体积小，重量轻，价格低，效率高和系统简单的特点。也是因为没有进行隔离，因此会有很多潜在不安全隐患。为了保护和防止干扰，必须采取各种防护措施，运行维护麻烦。图 2-3 无变压器形式2.3 逆变系统升压环节的比较和分析2.3.1 正激式如图 2-4(a) ， 电路结构简单， 添加一个消磁线圈便可实现去磁。 这是常用的中小蓄电池负载滤波环节高频逆变逆变整流高频升压直流升压 DC-DC 环节 逆变 DC-AC 环节蓄电池负载升压滤波环节工频逆变7 功率变压器设计思路。但是该电路也是存在缺陷的，铁心单向磁化，利用率非常低，2 倍的电压直接施加到主功率管上，因此这种电路只能用于低压电路中。2.3.2 反激式如图 2-4(b) ， 电路的形式与正激式电路差不多， 主功率管承受电压相同， 但是变压器连接却是不一样的。 输出端看， 反激式可以看成是一个电流源， 所以不能够开路。图 2-4(a) 正激式变换图 2-4(b) 反激式变换2.3.3 半桥式如图 2-5(a) ， 铁芯中并没有产生什么直流偏磁现象， 变压器工作在两象限， 只有8 电源要施加电压到功率管上，这种电路人们一般都是把它用在高压功率场合。2.3.4 全桥式如图 2-5(b), 铁芯利用率很高，适用于软开关工作模式，只有电源电压施加到功率管上。这种电路的功率元件非常多，并且有直通现象产生，所以这种电路人们都是把它用在大功率场所。图 2-5(a) 半桥式变换图 2-5(b) 全桥式变换2.3.5 推挽式逆变如图 2-6 ，推挽式逆变电路结构简单，可以把它看成是对称排列的两个单端正激式逆变器，因此这种电路中的变压器铁芯磁化是可以双向进行的。使用同一个变压器9 铁芯型号，在推挽式电路中输出的功率要比正激式电路大很多。推挽式逆变电路的缺陷也是存在这里，如果电路没有严格对称，就会造成变压器铁芯直流偏磁饱和，同时出现漏感。这样的后果就会造成主功率管要承受 2 倍以上的电压，所以这种电路人们一般都是在低压电流场合中使用。图 2-6 推挽变换2.3.6 直流升压斩波电路如图 2-7 所示，这种电路的结构简单明了，控制方式也非常简单。这个电路的优势就是采用了直流斩波器，这个非常节能，比变阻器节约了 25%左右的电能。人们在使用直流斩波器进行调压时，还可以大幅度地抑制谐波电流的噪声。图 2-7 直流升压斩波电路通过综合比较方案，最终决定本次设计的升压环节采用直流升压斩波电路，下面对直流斩波电路的工作方式进行简要的分析。电路中的开关装置可以根据需要来进行选择，其中采取二极管 VD 防止电力电容器放电。该电路的工作原理可以分为三种模式，如图 2-8 所示的等效电路。当电流连10 续时，该电路工作方式为模式一和模式二；当电流断续时，电路工作方式为模式一、模式二和模式三。(a) 模式一(b) 模式二 (c) 模式三图 2-8 升压斩波电路等效电路图 2-9(a) 为当电流连续时升压斩波电路的工作波形。在 t= 0t 时， V 导通。 ont 为导通时间，在这个时间里，电路在模式一方式下工作。电路等效有两个回路构成。在直流侧，电感电流按指数倍增大，由 1LI 增大到 2LI 。这时 V的电压为 0， 于是电感电压作为电源电压。此时 VD截止，电流为 0，电感 L 储存着来自直流电源的电能，负载上的电流由 C放电来提供。在 1t 时刻，开关电器 V 关断。电路工作在模式二，电源和电感给负载和电容器 C供电。 soffoffono UtttU ， 里面的offtT 称为升压比， 我们通常把 作为升压比的倒数 , 和的表达式为： + =1，整理后的公式： so UU 1 1U1 s 。其中，占空比 <1。可见，该电路输出的平均电压 ou 大于输入直流电源电压 sU ，该电路具有一个升压功能，满足设计要求。11 (a) 电流连续 (b) 电流断续图 2-9 升压斩波电路的波形2.4 逆变系统逆变环节的比较和分析在单相逆变电路中，常用的逆变电路主要有推挽式逆变电路、半桥逆变电路和全桥逆变电路三种，下面对这三种逆变电路进行比较分析，确定本设计该选用哪种单相逆变单元。2.4.1 推挽式逆变电路如图 2-10，电路是有两个相反相位的驱动脉冲分别施加到 Q1 和 Q2 的基极，用来控制它们交替接通和断开。 令输入的直流电逆变成为高频的方波交流电再从变压器端输出。当 Q2 接通， Q1 断开，输入电压 dV 输送到变压器的原边线圈上。因为变压器有两个匝数相同的 1N 绕组，所以在 Q2 上要施加 2 倍的电压 (即 2 dV )。当驱动脉冲结束后，两只开关管都处在断开位置，这时候端电压均为 dV 。同样，当 Q1 导通， Q2 截止，Q1 就要承受两倍的电压。12 图 2-10 推挽式逆变电路2.4.2 半桥逆变电路如图 2-11 所示， 该电路有两个桥臂， 由反并联二极管和开关装置构成。 两个大电容接在电路的直流侧， 这两个电容有一个连接点， 这个连接点就是直流电源的中性点。门信号 Q1， Q2 都是半个周期的正偏移，另一半周期反向偏移，而且构成相互互补的关系。当 Q1 导通、 Q2 断开时，输出电流 oi 的方向和图 2-11 中 oi 的方向一致；当Q2 导通、 Q1 断开时，输出电流 oi 方向和图 2-11 中 oi 的方向相反。因此 Q1 和 Q2 的导通情况可以通过输出电流的方向来判断。半桥逆变器结构相对简单，用更少的电源开关。对主电路输出电压的幅度仅为iU /2。装在相同的机组容量下，半桥逆变电路功率开关通过的额定电流要更大，是全桥逆变电路的两倍。半桥逆变电路中的分压电容功能是很强的，它可以使电路具有很强的抗电压不平衡能力，提高了供电的可靠性。它的优点是：电路比较简单，使用的元件少，投入成本价格低。这个电路在小功率的逆变电路中使用范围比较广。13 图 2-11 半桥逆变电路2.4.3 全桥逆变电路如图 2-12，该图为单相全桥逆变电路，等效为两个半桥逆变电路，在大容量场合中应用比较广泛。在输入相同的电压时，全桥逆变的输出电压是半桥逆变的 2 倍。当我们让他输出相同功率时，全桥逆变的电流只是半桥逆变的二分之一。使用在大功率场合时，这个特点可以减少电路并联器件的数量。图 2-12 全桥逆变电路通过比较，我们最终决定采用单相全桥逆变电路作为本次设计的升压环节，下面14 我们就简要的描述一下单相全桥逆变电路的工作方式和工作波形输出。全桥逆变电路是有四个桥臂的，我们把桥臂 1 和 4 组成一对，把桥臂 2 和 3 组成一对。成对的两个桥臂是同时导通的，两对相差 180 度。全桥逆变中 ou 的波形和半桥逆变中 ou 一样，是一个矩形波，全桥逆变的 ou 要比半桥逆变的 ou 在数值上大一倍，mU = dU 。 其他条件相同时，全桥逆变的 oi 的波形也和半桥逆变的 oi 一样， 全桥的电流幅值也是比半桥的高出一倍。全桥是单相逆变系统中应用比较多的，下面我们对他的电压波形做定值计算。矩形波 u0 展开成傅里叶级数为)s i n51s i n31( s i n/4 tttUu do (2-1) 式中，基波的幅值 olmU 和基波的有效值 olU 分别为：ddolm UUU 27.1/4 (2-2) ddol UUU 9.0/22 (2-3) 上面公式也适用于半桥电路，只需把 dU 换成 dU /2 。这时要改变直流电压 dU 只能去改变输出电压的有效值。 带阻感负载时， 我们还可以采用移相调压来改变输出电压。波形如图 2-13，其实这种方式就是改变输出电压脉冲的宽度来实现的。 IGBT 的门信号是一个 180 度正向偏置， 180 度反向偏置， 门信号G1U 和 G2U 互补， G3U 和 G4U 互补， 不过 G3U 的基极信号并不是和 G1U 相差 180°， 而是至落后一个角度 （ 0< <180°） 。即 G3U 、 G4U 的栅极信号不是分别和 G2U 、 G1U 的相位相同，而是前移 180°－ 。因此输出电压 u0 的波形就不再是正负各 180°的矩形波，而是正负各为 的矩形波。图 2-13 单相全桥逆变电路的移相调压波形图15 3 单相逆变电源的模型仿真3.1 MATLAB 的基本介绍MATLAB软件作为教学、 科研和工程设计的重要工具， 经过这些年的发展， 已经成为了我们最常使用和最有必要掌握的仿真平台软件。它能够处理对电压的仿真与构建，对波形的具体生成。该软件开发解决了自动控制的诸多问题，它可以省去我们制作实物的时间， 同时避免了很多实验材料的资源浪费。 这次设计我用到的是 simulink中的模块功能，对单相有源逆变生成的交流电可以进行建模仿真，获取数据波形图，就可以得到我们想要的结果。 MATLAB的表达式和工程中使用的表达式很相似， 所以在处理相同的事情时比 C等软件更节省时间。并且 MATLAB也支持 C、 FORTRAN和 JAVA，用户可以直接调用这些函数， MATLAB是一个非常强大的数学软件。3.2 Simulink 的基本介绍Simulink 的功能是 MATLAB的一个主要功能，用于构建模型与仿真。建好模型后输入数据和设置好参数， 我们就可以进行模拟仿真， 得到我们实验数据的各种波形图。那些数据和图像都会显示在电脑屏幕上，省去了我们制作实物的步骤。这个软件非常的实用和方便， 可以节省我们很多的时间。 对于一些实验器材， 在仿真软件里面都有，我们不需要去购买使用，直接在软件中找到仿真使用就行了。为我们的研究试验省下了一大笔财富。本次设计就是采用 MATLAB中的 Simulink 工具进行单相有源逆变器的建模和仿真，对输入、输出数据和示波器输出的波形图像进行分析。为了完成本次研究，在MATLAB的学习上也下了很多苦工， 查找很过软件学习的书籍资料。 在网上都有教学视频可以学习，这个软件真的是非常的实用和强大。我们应该好好的利用这一个软件。3.3 逆变电源的原理16 图 3-1 逆变电源的原理图如图 3-1(a) ，当开关 S1、 S4接通， S2、 S3 断开时，负载电压 uo 的方向为正；当开关 S1、 S4 断开， S2、 S3 接通时，负载电压 uo 的方向为负。 uo 正负交替，就实现了逆变得到交流电， uo 的波形如图 3-1 (b) 。开关的开关频率和交流电输出频率一一对应，逆变操作就是这样实现的。3.4 逆变系统电路的仿真本次设计将采用 MATLAB中的 Simulink 工具进行建模和仿真， 验证单相有源逆变系统是否符合 设计的技术指标。我们需要多次调试数据，把得到的参数输入进去，再进行观察波形。这种步骤需要反复的进行最后才能得到一个最后的参数。将设计好的电路原理图进行模拟仿真，对输入、输出数据和示波器输出的波形图像进行分析。3.4.1 建立仿真模型本次电路的建模可以选用 4 个 IGBT 和 4 个二极管 Diode 来构建一个全桥电路。在软件中找到所有的元件， 按照电路原理图开始搭建模型。 电路中的 4 个 IGBT ， 1T 和4T 组成一对， 2T 和 3T 组成一对，因此电路需要输出两个信号来控制这两对 IGBT 的导通和截止。在本次模拟中我们将采用了两个信号发生器来产生波形作为 IGBT 开关的控制信号。为了方便我们了解电路的运行状况，我们要测量一些数据信息。对输出电压和流经电源的总电流 si 进行测量， 同时我们也要观察流经负载 R-L 的输出电流 oi 。我们把这些测量结果送到示波器中显示其波形。 图 3-2 就是本次设计的全桥逆变电路的仿真模型。在软件中搭建好了模型之后， 我们要对各元件的参数进行设置。 经过反复的调试，最终我们把参数设定完成：直流电压 DC=220V ； T1、 T4 的脉冲信号参数为振幅为 1，频率为 0.5，宽度为 50%，相位延时为 0； T2、 T3 的脉冲发生器的振幅为 1，频率为0.5，宽度为 50%，相位延时为 1；负载 R=10、 L=0.02；其余的元件都取默认值就行了。参数都调整好后，点击运行仿真就得到了图 3-3 的波形图，对应的顺序为电源电流 si 、输出电流 oi 和输出电压 ou 。17 图 3-2 全桥逆变电路仿真模型图 3-3 电源电流 si 、输出电流 oi 、输出电压 ou 的仿真波形18 3.4.2 模型的仿真结果阻感性质下的仿真：T1 T4 的脉冲信号：T2 T3 的脉冲信号：19 带电阻情况下：Ia Vab 波形：电感负载下的 Ia 波形：Vab 波形：20 阻感负载时RL负载电流波形输入电流 Id 的波形21 结束语我们的生活已经无法离开电能了，它跟我们的生活联系得非常紧密，可以说无处不在。电能的传输速度非常的快，使用范围也很广，而且这种能源干净、绿色环保。现在世界上没有任何一种能源能代替它。大到工厂，小到我们使用的手机都是在使用电能的。现在的便携式用电设备非常的多，这也促进了逆变技术的发展。它可以将我们一些可以随身携带的电池经过逆变转换成一些用电设备使用的交流电。 以后太阳能电池会越来越多，可以大胆的想象一下到时候的社会是电能可以随身携带。虽然这还是一个构想，但是现在的逆变技术应用也是非常的广的，汽车、船上都已经非常普遍了。逆变技术是一项非常实用的技术，现在全世界也都在发展和推广这一项技术。现在的科学技术就像一支离弦的箭，是不会停下脚步的，而且在高速的发展。大学里面所学的数电模电，电力电子技术这些都是有用的。而且这些技术被越来越的多的被重视和关注。作为当代的大学生，特别是学习这类学科的大学生，我们更该好好的学习和掌握这一门技术，这对我们以后的个人发展是非常有好处的。现在国家也在大力发展这一门技术，国家以后会需要更多这方面的人才，为国家做出自己应有的价值。展望未来，逆变技术会越来越发展壮大。本文探讨了单相有源逆变电源的设计。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。 在逆变电源的升压环节选择上，通过分析比较这几种电路，考虑本文的设计要求最终确定直流升压斩波电路比较适合。本文还分析了逆变环节电路的工作方式和其优劣条件进行了比较，选出全桥逆变电路作为逆变环节的设计方案。 在每一个环节都基本确定之后就开始在 matlab中搭建模型进行仿真运行测试，在电脑中模拟出那些电路的真实运行状况，通过反复调试元件数据参数，最终完成了本次设计的方案，成功的实现了逆变，同时也验证了设计原理的正确性。22 致谢时间过得真的很快，从刚开始步入大学到现在为止已经快有四年的时间了。在这四年的时间里，我收获的不仅是课本上的专业知识，更重要的是学会了人与人之间的交往。毕业论文是大学的最后一份答卷了，在这里我要首先感谢我的毕业设计指导老师——文家燕老师。在文老师的细心指导和耐心帮助下，我顺利的完成本篇论文的撰写。在选题时，在老师的建议下，我选择了这个实用性非常强的课题。一开始对这个课题还不知道从何下手，对论文的查找，文献的收集都不太熟练。在文老师悉心的教导下，我熟练掌握了查找资料的方法，为我后面的论文书写提供了很大的帮助。在设计中也遇到了很多问题，文老师都不厌其烦地给予解答。另外，我还要感谢跟我一起做毕业设计的同学，大家一起在毕业设计的时候遇到问题都能互相帮助，对于我提出的不懂的地方能够互相讨论并去查找资料来进行解决，这让我懂得了合作是非常重要的。在此，我还要感谢我寝室的舍友，为我撰写毕业论文提供了良好的氛围，还给我提了一些毕业设计的见解和意见。感谢在这大学的四年里，对我的理解和包容。在撰写毕业设计论文的尾声，要再次感谢我的父母、老师和同学，感谢你们在这四年里对我的教诲和帮助。一路的艰辛让我体会到大事都是从小事做起的。23 参考文献[1] 王兆安等 . 电力电子技术 . 北京 : 机械工业出版社， 2005. 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