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1、一、 单端反激式电路（Flyback）仿真1、 设计指标：输入电压200V，输出电压40V，初、次级电流连续；改变触发脉冲的占空比，输出电流断续波形。2、 单端反激电路的工作原理：单端反激变换器的变压器起了储能电感的作用，其原理图如图1-1所示：图 1-1 单端反激电路原理图 当开关管Q导通时，开关管的门极被激励而导通，输入电压加到变压器的两端，此时初级绕组两端的极性为上正下负，根据变压器的极性可知，次级绕组两端的极性为下正上负，因此二极管截止，次级绕组中没有电流流过，负载电流由滤波电容提供。此时只有变压器原边工作，变压器相当于一个电感，设绕组Np的电感量为Lp，则导通期间流过初级绕组Np的电
2、流为：ip(t)=Vint/Lp，t=ton时，开关管Q截止，原边绕组开路，次级绕组的电压极性上正下负，二极管D导通期间储存在变压器中的能量通过二极管向负载释放，同时向电容充电。此时变压器只有副边绕组工作，Q管截止期间流过次级绕组的电流为：is(t)=Irmax-Vot/L2。t=T时，副边电流is达到最小值：Ismin=Ismax-Votoff/L2。图 1-2 三种工作状态单端反激变换器也有电流连续和电流断续两种工作方式，但是连续的定义不同。单端反激变换器是耦合电感，对原边绕组的自感来讲，它的电流不可能连续，因为开关管断开后电流必然为零，这时必然在次级绕组的自感中引起电流，故对单端反激变换
3、器来讲，电流连续是指变压器两个绕组的合成安匝在一个开关周期中不为零，与此相反即为电流断续。如果，在t=T时刻，Ismin=0表示导通期间储存的磁场能量刚好释放完毕；也就是临界状态。，Ismin 0表示导通期间储存的磁场能量还没有释放完，电路工作在连续状态；Ismin0时，由VT2、D4、D1、Ls和VT3、D1、D4、Ls分别组成了两个升压电路。以包含VT2的升压斩波电路为例，当VT2导通时，us通过VT2、D4向Ls储能，当VT2关断时，Ls中储存的能量通过D1、D4向直流侧电容C充电。当us0时类似。基本的PWM整流电路之一，其应用也最为广泛。电路的工作原理也和前述的单相全桥电路相似，只是
4、从单相扩展到三相。对电路进行SPWM控制，在桥的交流输入端A、B和C可得到SPWM电压。三相整流电路输出电压理论值：图2-3 输出电压理论值3、实验步骤1）根据设计指标选择元器件并设定元器件参数如下：三相交流输入电压：220V，50Hz；RL：R：0.5，L：1m；三角载波平频率：5k，峰-峰值：2；电压探测器将输入电压取小与1的增益后，作为调制波，与三角波比较形成对于开关管控制，因为三角波的幅值是1，因此电压探测器的增益为：0.003；滤波电容：470uF，电容取得稍微大一些可以减小输出电压的脉动；负载：5，负载大小不影响电压输出。2）利用已经设定好参数的元件搭建电路，搭建电路时要注意电路元
5、器件的合理规整化。根据需要测定的参数，在输入电压处、三角载波处、比较器输出处增益后电压处以及负载两端放置电压表，用于测量输入和输出电压。将RL器件的current flag选项置1，在进入滤波电容前处放置电流表，以方便观察输入电流，输出电流。3）点击仿真按钮，双击要观察波形的参数值，点击确定，观察仿真波形。4、仿真原理图实验仿真原理图如下：图2-4 仿真原理图5、 仿真结果：1） 三角载波和处理后输入电压波形以及控制波形其中，V2是经增益后的电压波形（正弦），V3是三角载波，V4是经二者比较后产生的触发方波。图2-5 触发波形2） 输入电流波形其中I（RL1a）、I（RL1b）、I（RL1c）
6、分别是三相的输入电流。图2-6 输入三相电流波形3） 输出电压波形图2-7 输出电压波形4） 输出电流波形图2-8 输出电流波形6、 仿真结果分析三相电压型PWM整流器的控制，旨在稳定直流侧电压的同时，实现其交流侧在受控功率因数条件下的正弦波电流控制。由于交流电感的滤波作用，整流器交流侧的输入可近似认为是三相正弦电流，直流侧有大电容稳压，输出呈直流电压源特性，稳态时输出直流电压可认为保持不变。观察输出波形，仿真得到的输入电流波形近似为三相正弦波，而输出电压在达到稳态后近似不变。功率因数接近单位值。7、 与理论波形对比观察图2-8的波形与理论波形进行对比，形状基本一致，仿真输出波形符合原理图的输
7、出。三、 三相桥式SPWM逆变电路（频率调制比N=5，幅值调制比为0.8）1、 设计技术指标利用SPWM调制（频率调制比N=5，幅值调制比为0.8）使得逆变电路输出交变电流和电压。2、 电路工作原理 SPWM控制是通过对每周期内输出脉冲个数和每个脉冲宽度的控制来改善逆变器的输出电压、电流波形。它是现代交流变频调速的一种重要的控制方式。三相逆变器的原理图如下所示：图中V1V6为6个开关元件，由SPWM调制器控制其开通与关断。逆变器产生的SPWM波形，施加给三相负载。图3-1 电路工作原理图U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波uc,三相的调制信号urU、urV、urW依次相差1200。
8、当urU uc 时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点N的输出电压uUN =Ud /2。当urU uc 时，V4导通，V1关断，则uUN =- Ud /2。V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1 (V4 )加导通信号时，可能是V1 (V4 ) 导通，也可能是二极管VD1 (VD4 )续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。uUN、uVN 和uWN的PWM波形都只有Ud /2两种电平。输出线电压PWM波由Ud和0三种电平构成：当臂1和6导通时，uUV =Ud 。当臂3和4导通时，uUV =Ud。当臂1和3或臂4和6导通时，uUV =0。负载相电压uUN可由下式求
9、得负载相电压的PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud 和0共5种电平组成。电路输出的理论波形：图3-2 理论输出波形3、 实验步骤1） 根据设计指标，设定各元件参数如下：输入电压：直流100V；三角载波：频率：250Hz,峰-峰值：2V；三相交流正弦调制波：幅值：0.8V，频率：50Hz,相位依次相差1200；阻感性负载L：5H，电阻100。2） 利用选择好的元器件进行电路搭建电路原理图，在需要测量电流的位置安放电流表，在需要测量电压的位置安放电压表。保存搭建好的电路原理图。3） 点击仿真按钮对电路进行仿真，观察仿真波形。4、电路原理图：图 3-3仿真电路图5、仿真结果1）载波与调制波波形：
10、下图为三相调制波与三角载波波形图 3-4 载波与调制波形图3-5 SPWM调制波2）输出电流波形I1、I2、I3分别为三相负载的输出电流波形图 3-6 输出电流波形3）输出三相电压波形由上到下依次为三相负载上的输出电压图3-7 输出电压波形6、 实验结果分析假设负载为感性，电流滞后电压一个相角。电路有如下的工作模式：1）三个可控开关导通。此时负载从直流电源获得能量。这三个可控开关是6个开关中的三个。2）二个可控开关和一个二极管导通。此时负载从电网获得电能，同时，无功在绕组内交换。3）二个二极管和一个可控开关导通。无功向电源反馈的同时也在绕组间交换。4）在SPWM方式工作的逆变电路中，有两种特殊模式：V1、V3、V5全部为导通信号和V2、V4、V6全部为导通信号。当V1、V3、V5为导通信号时，根据规则V2、V4、V6是关断的。同理D2、
