级联PWM整流器（CHB）单相220V - 3*135V直流整流仿真全解析

最新推荐文章于 2025-12-07 21:19:21 发布

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级联pwm整流器（级联H桥CHB）（单相交流220V-直流135*3整流）仿真，动稳态性能良好，0.5s切换不平衡负载，0.6s启动直流电压均衡控制，附带仿真介绍文档，详细讲述仿真搭建过程，并附带参考文献与原理出处，内容详实，适合电力电子入门仿真参考。

一、引言

在电力电子领域，级联PWM整流器（级联H桥CHB）因其出色的性能在各类应用中备受青睐。今天就来分享一下单相交流220V到直流135 * 3整流的仿真过程，这个仿真的动稳态性能都十分良好，还包含了0.5s切换不平衡负载，0.6s启动直流电压均衡控制等关键特性，非常适合电力电子入门者进行仿真学习。

二、仿真介绍

（一）原理出处

级联H桥（CHB）整流器是由多个H桥单元级联而成。每个H桥单元可以独立控制，通过合理的调制策略，可以实现高质量的电能转换。其基本原理来源于电力电子变流技术，通过对开关器件的通断控制，将交流电能转换为直流电能。参考文献方面，经典的《电力电子技术》王兆安版对基本原理有非常详细的阐述。

（二）仿真搭建过程

电源模块：首先创建一个单相交流电压源，设置其幅值为$220\sqrt{2}$V，频率为50Hz。在Matlab/Simulink中，可以直接调用“AC Voltage Source”模块，然后在参数设置中进行幅值和频率的调整。

% 这里简单示意如何设置交流电压源参数
% 假设已经创建了名为'ac_source'的交流电压源模块
set_param('ac_source', 'Amplitude', '220*sqrt(2)');
set_param('ac_source', 'Frequency', '50');

H桥单元搭建：每个H桥单元由四个开关器件组成。以IGBT为例，在Simulink中使用“IGBT”模块搭建H桥结构。注意连接方式，确保电流路径正确。同时，为每个IGBT添加相应的驱动信号模块，如“Pulse Generator”，用于控制IGBT的通断。

% 假设搭建一个简单的H桥单元，连接四个IGBT模块
% 这里简单示意连接关系，实际需要在Simulink图形界面操作
% 定义IGBT模块名称
igbt1 = 'igbt1';
igbt2 = 'igbt2';
igbt3 = 'igbt3';
igbt4 = 'igbt4';
% 连接IGBT模块以形成H桥结构
% 具体连接逻辑需根据实际电路拓扑在Simulink中完成

负载设置：在仿真中设置初始平衡负载，在0.5s时切换为不平衡负载。可以使用“Resistor”和“Inductor”模块组合成阻感负载。通过“Switch”模块来实现负载的切换，在0.5s时刻改变“Switch”模块的控制信号。

% 假设使用名为'switch_load'的开关模块控制负载切换
% 设置开关在0.5s切换
set_param('switch_load', 'Time of first switch', '0.5');

直流电压均衡控制：在0.6s启动直流电压均衡控制。这部分可以通过设计PI控制器来实现。采集每个H桥单元的直流侧电压，与参考电压进行比较，将误差信号输入到PI控制器，输出控制信号来调整H桥的调制比，从而实现直流电压均衡。

% 以简单的PI控制器设计为例
Kp = 0.5; % 比例系数
Ki = 0.1; % 积分系数
% 假设误差信号为error_signal，初始积分值为0
integral = 0;
% 计算PI控制器输出
p_term = Kp * error_signal;
integral = integral + error_signal * Ts; % Ts为采样时间
i_term = Ki * integral;
control_signal = p_term + i_term;