电力电子技术课程实验：实验二、可控整流电路及pwm逆变电路设计、制作、测试
第一部分、可控整流电路预习报告
一、知识准备
1.1、三相桥式全控整流电路的构成及其工作原理
三相桥式全控整流电路如下所示
- 三相桥式全控整流电路，共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。
- 三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6：晶闸管VT1和VT4接a相，晶闸管VT3和VT6接b相，晶管VT5和VT2接c相。
- 晶闸管VT1、VT3、VT5组成共阴极组，而晶闸管VT4、VT6、VT2组成共阳极组。
1.2、三相桥式全控整流电路对触发电路的要求
-
（1）共阴接法与共阳接法三相半波可控整流电路串联而成，取消了公共中线。
-
（2）三相全控桥整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管同时导通，且其中一个是在共阴组，另一个必须在共阳组。
-
（3）当它们能同时被触通时，才能构成负载电流导通回路。也就是说必须对共阴组与共阳组应该导通的一对晶闸管同时送出触发脉冲
二、三相桥式全控整流电路输出电压和晶闸管两端的电压波形MATLAB仿真
实验MATLAB仿真
2.1、(1)负载为R
- 电路图
三相桥式全控整流电路如下所示
- 仿真结果
α角30度的MATLAB仿真波形如下所示
α角60度的MATLAB仿真波形如下所示
α角90度的MATLAB仿真波形如下所示
2.2、(2)负载为R-L
- 电路图
三相桥式全控整流电路如下所示
- 仿真结果
α角30度的MATLAB仿真波形如下所示
α角60度的MATLAB仿真波形如下所示
α角90度的MATLAB仿真波形如下所示
第二部分、SPWM逆变电路实验预习报告
一、知识准备
1.1、PWM
- 1、PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等。
1.2、调制波
- 2、调制波（Modulation Wave），是指用调制信号调制以后的非正弦波。调制波有调幅波、调频波和调相波三种。载波信号的幅值受调制信号控制时，输出的已调波称为调幅波；载波信号的频率受调制信号控制时，输出的已调波称为调频波；载波信号的相位受调制信号控制时，输出的已调波称为调相波；常用的调制波有调幅波和调频波两种。
1.3、载波
- 3、载波是指被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。载波信号，就是把普通信号（声音、图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定的，加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化（调幅），还可以调相，调频。载波信号一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。
1.4、死区
- 4、死区（deadband）有时也称为中性区（neutral zone）或不作用区，是指控制系统的传递函数中，对应输出为零的输入信号范围。
二、实验仿真
Simulink仿真
- 电路图
2.1、（1） 单相逆变
单相SPWM逆变电路如下所示
- 仿真结果
输出电压波形如下所示
载波和调制波波形图如下所示
2.2、（2） 三相逆变
- 电路图
三相桥式SPWM逆变电路图（阻感负载）如下所示
- 仿真结果
SPWM调制波如下所示
负载相电压、相电流波形图如下所示
负载线电压波形图如下所示
三、实验内容及方法
3.1、实验线路及原理
工频交流电源经过整流电路整流滤波后，向单相逆变桥提供直流电源，信号发生电路 采用 SPWM 正弦波脉冲调制，经驱动电路，控制逆变桥开关器件按正弦规律通断，并向负 载提供频率可变的正弦波交流电，改变调制频率，实现交直交变频的目的。实验电路由主 电路、控制电路和驱动电路三部分组成。
图 4-1 单相 SPWM 变频主电路
图 4-2 单相 SPWM 控制及驱动电路结构框图
