MATLAB/Simulink中单极性PWM调制下逆变电路仿真分析

"刘增辉同学的电力电子系统设计与仿真实验报告，使用MATLAB/Simulink构建了单极性PWM调制下的一相全桥逆变电路模型。实验中，刘增辉选择了带反并联二极管的IGBT作为功率开关，仿真时间为0.06秒。调制波为50Hz正弦波，幅值0.7，三角波频率为2000Hz。在离散仿真模式下，采样时间为1微秒，直流侧电压为300V，负载为1欧姆电阻和2毫亨电感。实验要求通过示波器观察和分析各种波形，并理解输出电压、电流与直流侧电流的关系。报告中还包含了基本模块的选择、参数设置以及模块截图。" 这篇报告详细描述了刘增辉同学在电力电子课程中进行的一项实验，即使用MATLAB/Simulink软件来设计和仿真一个单极性脉宽调制（PWM）下的单相全桥逆变电路。实验的核心是理解并实现单极性PWM调制，这是一种控制逆变电路中开关元件导通和关断的方式，以改变输出电压的平均值。在正弦调制波的正半周，一对IGBT（VT1和VT2）保持固定状态，而另一对（VT3和VT4）则根据PWM规则导通或关断，从而在负载上产生两种电压状态：Udc和0。在负半周，这对开关的状态会反转。 实验中，刘增辉选择了IGBT作为开关器件，因为它们在高压大电流应用中具有较高的效率和可靠性。为了模拟实际工作情况，他还设置了反并联二极管，以防止开关瞬间的电压尖峰。仿真时间设置为0.06秒，足够捕捉到PWM周期的变化。调制波是50Hz的正弦波，而三角波的频率则是2000Hz，确保了PWM的高速切换。 在离散仿真模式下，采样时间设定为1微秒，这是为了准确捕捉到快速变化的PWM信号。主电路的直流侧电压设定为300V，负载是一个串联的阻感负载，电阻1欧姆，电感2毫亨。通过示波器观察和记录输出电压、电流和直流侧电流的波形，以分析其相互关系。 实验要求对输出电压和电流、直流侧电流的关系进行分析。在特定的仿真时刻，可以利用电路状态方程来解释这些关系。例如，输出电流是输入电压、电感电流变化率以及电阻上的电压降的函数，而直流侧电流则与输出电流和开关状态有关。 报告中还包括了各个基本模块的选择，如“powergui”模块来自"Simscape/PowerSystems/SpecializedTechnology/FundamentalBlocks"，以及各模块的参数设置截图，这为读者提供了完整的设计和仿真过程的可视化参考。 这个实验报告详细展示了如何使用MATLAB/Simulink进行电力电子系统的建模和仿真，同时强调了理解PWM调制和电路动态行为的重要性。通过这样的实践，学生能够深入理解电力电子系统中关键概念的实际应用。