基于MATLAB单相半波整流电路仿真

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计吉林建筑大学城建学院课程设计报告题目名称电力电子变流电路仿真设计院（系）电气信息工程系课程名称电力电子技术课程设计班级学号学生姓名指导教师起止日期2016.6.6-2016.6.17成绩吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计目录摘要…………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT……………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论…………………………………………………………………………11.1设计目的……………………………………………………………………11.2设计的主要内容……………………………………………………………11.3设计要求……………………………………………………………………1第2章主电路图及单元电路………………………………………………………22．1单相半波可控整流电路……………………………………………………22．2单相全波可控整流电路……………………………………………………22．3三相桥式全控整流电路……………………………………………………3第3章MATLAB仿真与参数设置……………………………………………………43.1单相半波可控整流电路参数设置…………………………………………63.2单相全波可控整流电路参数设置…………………………………………73.2三相桥式全控整流电路参数设置…………………………………………8第4章仿真电路的输出波形………………………………………………………124.1设置仿真参数……………………………………………………………124.2单相半波可控整流电路输出波形………………………………………124.3单相半波可控整流电路输出波形………………………………………144.4单相半波可控整流电路输出波形………………………………………16结论…………………………………………………………………………………20致谢………………………………………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………………22吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第Ⅰ页共Ⅱ页摘要电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。本次整流电路设计是基于MATLAB的系统仿真设计。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。本文是基于Matlab的三种整流电路的设计与仿真，通过对单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路和三相桥式可控整流电路这三种整流电路的设计和仿真，对仿真图形进行分析，了解这三种电路的工作原理和性能。关键词：MATLAB仿真；电力电子；整流吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第Ⅱ页共Ⅱ页ABSTRACTPowerelectronicstechnologyisanewtechnologywhichisappliedinthefieldofelectricpower,whichisthetechnologyofusingpowerelectronicdevicestotransformandcontrolpower.Powerelectronictechnologyinformationprocessingbasedontheinformationofdifferentpowerelectronicstechnologyismainlyusedforpowerconversion.ThisrectifiercircuitdesignisbasedontheMATLABsystemsimulationdesign.Arectifiercircuitisacircuitthatconvertsalternatingcurrenttodirectcurrent.Mostoftherectifiercircuitiscomposedofthetransformer,therectifiermaincircuitandfilter.ItiswidelyusedinthefieldofDCmotorspeedregulation,generatorexcitationregulation,electrolysis,electroplatingandsoon.Rectifiercircuitisusuallycomposedofthemaincircuit,filterandtransformer.ThispaperisbasedonMATLABthreerectifiercircuitdesignandsimulationbydesignandSimulationofsinglephasehalfwavecontrolledrectifier,single-phasefullwavecontrolledrectifiercircuitandthree-phasebridgecontrolledrectifiercircuittherectifiercircuit,carriesontheanalysistothesimulationgraphics,understandtheprincipleandperformanceofthecircuit.Keywords:MATLABsimulation;powerelectronics;rectifier吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第1页共22页第1章绪论1.1设计目的1.要求对供配电的基础知识有较全面和深刻的理解。2.通过此次课程设计，使所学的供配电知识进行全面的复习和总结，巩固所学的理论知识。3.通过理论与实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力。4.学会使用规范、标准及有关设计资料。5.初步掌握设计步骤和基本内容，掌握编写设计说明书的基本方法。6.在绘制施工图方面得到了初步锻炼。1.2设计任务1.运用所学内容，针对如下电路，进行基于MATLAB的系统仿真设计：(1)单相半波可控整流电路设计；(2)单相全波可控整流电路设计；(3)三相桥式全控整流电路。2.熟悉matlab/simulink/powersystem中的仿真模块用法及功能；3.根据设计电路搭建仿真模型；设置参数并进行仿真1.3设计要求1.能够按照要求独立完成课程设计部分；2.学会查阅技术手册和文献资料；3.熟悉基于MATLAB的仿真设计方法；4.制定设计方案；绘制电路原理图及其说明；5.撰写课程设计论文。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第2页共22页第2章主电路图及单元电路2.1单相半波可控整流电路1.电路结构下图是单向半波可控整流电路原理图，晶闸管作为开关元件，变压器T起变换电压和隔离的作用。图2-1带电阻性负载的单相半波可控整流电路2.工作原理（1)在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。（3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。2.2单相全波可控整流电路1.电路结构下图是单向全波可控整流电路原理图，两个晶闸管分别作为开关元件，变压器T起变换电压和隔离的作用。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第3页共22页图2-2带电阻性负载的单相全波可控整流电路1.工作原理在0～π间内，U2上半部对VT1为正向电压，VT1导通，在电阻R上得到上正下负的电压；U2下半部对VT2为反向电压，D2不导通。在π-2π时间内，U2对VT2为正向电压，VT2导通，在电阻R上得到的仍然是上正下负的电压；U2下半部对VT1为反向电压，VT1不导通。2.3三相桥式全控整流电路1.电路结构三相桥式全控整理电路原理图习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。图2-3带电阻性负载的三相桥式全控整流电路吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第4页共22页第三章MATLAB仿真与参数设置3.1单相半波可控整流电路参数设置1.单相半波可控整流电路可分为电阻性负载、阻感性负载两种。图3-1带电阻性负载的单相半波可控整流电路图3-2带阻感性负载的单相半波可控整流电路2.单相半波可控整流电路仿真参数，本次仿真的时相延时角定为α=30°、60°、90°。延时时间的计算方法是360501TT（Phasedelay项）分别为0.00167、0.0033、0.005吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第5页共22页图3-4脉冲发生器设置图3-5电源电压设置吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第6页共22页图3-6晶闸管参数设置负载参数当仿真电阻性负载时设定的三个值分别为1,0,inf当仿真阻感性负载是设定的三个值分别为1,0.025,inf图3-7负载参数设置3.2单相全波可控整流电路吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第7页共22页1.单相全波可控整流电路可分为电阻性负载、阻感性负载、两种情况。图3-8带电阻性负载的单相全波可控整流电路图3-9带阻感性负载的单相全波可控整流电路2.单相全波可控整流电路仿真参数，本次仿真的时相延时角定为α=30°、60°、吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第8页共22页90°。延时时间的计算方法是360501TT（Phasedelay项）分别为0.00167、0.0033、0.005，两个脉冲发生器需要分开工作它们两个需要延时180°所以第二个脉冲发生器的T（Phasedelay项）分别为0.01167、0.0133、0.015。图3-10脉冲发生器设置图3-11电源参数设置吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第9页共22页图3-12变压器参数设置3.3三相桥式全控整流电路1.三相桥式全控整流电路可分为电阻性负载、阻感性负载、两种情况。图3-13带电阻性负载的三相桥式全控整流电路吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第10页共22页图3-14带阻感性负载的三相桥式全控整流电路2.三相桥式全控整流电路仿真参数设定,三个电源角度的设置分别为0°-120°-240°。图3-15电源参数设置吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第11页共22页图3-16桥臂参数设置图3-17脉冲发生器参数设置吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第12页共22页第四章仿真电路的输出波形4.1设置仿真参数打开仿真参数窗口，选择ode15s算法，将相对误差设置为1e-3，仿真开始时间设置为0，停止时间是0.6。4.2单相半波可控整流电路输出波形1.单相半波可控整流电路（电阻性负载）当α=30°、60°、90°时。在下列仿真图中分别表示Id、Ud、U2。图4-1α=30°时的输出波形图4-2α=60°时的输出波形吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第13页共22页图4-3α=90°时的输出波形2.单相半波可控整流电路（