单相全波可控整流电路仿真设计

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........................................................................IAbstact.....................................................................II第一章绪论...............................................................1第二章单相半波可控整流电路.............................................22.1原理及原理图....................................................22.2建立仿真模型.....................................................22.3设置模型参数.....................................................6第三章单相全波可控整流电路.............................................93.1原理及原理图.....................................................93.2建立仿真模型....................................................103.3封装模块.........................................................103.4仿真参数设置....................................................113.5仿真波形图.......................................................12第四章三相桥式全控整流电路............................................144.1主电路设计及原理................................................144.2仿真模型建立和参数设置.........................................164.2.1建立仿真模型................................................174.3仿真设置及仿真结果..............................................234.4电路的仿真分析..................................................24总结.......................................................................27致谢.......................................................................28参考文献..................................................................29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诞生和发展于20世纪的崭新技术，在21世纪仍将以迅猛的速度发展。以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。本次设计是基于MATLAB的系统仿真设计，分别为单相半波可控整流电路设计；单相全波可控整流电路设计；三相桥式全控整流电路设计。关键字：MATLAB的系统仿真；可控整流电路；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II页共II页ABSTACTPowerelectronictechnologyisabirthanddevelopmentinthenewtechnologyofthe20thcentury,inthe21stcenturywillremainatthespeedofrapiddevelopment.Withthecomputerasthecoreinformationsciencewillbeoneofthescienceandtechnologyplayaleadingroleinthe21stcentury.ThisdesignisbasedontheMATLABsystemsimulationdesign,respectivelyforsingle-phasehalf-wavecontrolledrectifiercircuitdesign;Single-phasefullwavecontrolledrectifiercircuitdesign;Three-phasebridgetypeallcontrolrectifiercircuitdesign.MATLABistheabbreviationofMatrixLaboratory,itwasbasedonthelinearalgebrapackageLINPACKandEISPACKeigenvaluecomputingpackageofsubroutinesdevelopedakindofopennessonthebasisofprogramminglanguage.Intheearly1980s,CleveMolerandJohnLittlerewrotetheMATLABkernelusingClanguage,theysoonsetupsoftwaredevelopmentcompany,andtheMATLABofficiallyintothemarket,nowhasbecomeaninternationalrecognitionofMATLABoptimizationtechnologyapplicationsoftware.Keywords:MATLABsystemsimulation;Controlledrectifiercircuit;Bridgetypeallcontroltherectifiercircuit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29页第一章绪论MATLAB由美国Mathworks公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了6．0版，现在MATLAB6.5、7.1、7.8版都已相继面世。早期的MATLAB在DOS环境下运行，1990年推出了Windows版本。1993年，Mathworks公司又推出了MATLAB的微机版,充分支持在MicrosoftWindows界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科学计算软件中用频率最高的软件。1993年出现了SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大便利。在SIMULINK平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在SIMULINK平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时,需要熟悉记忆大量M函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无疑是最好的福音。现在的MATLAB都同时捆绑了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不断地升级，从1993年的MATLAB4．0／SIMULINK1．0版到2001年的MATLAB6．1／SIMULINK4．1版，2002年即推出了MATLAB6．5／SIMULINK5．0版。MATLAB已经不再是单纯的矩阵实验室了，它已经成为一个高级计算和仿真平台。SIMULINK原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解决MATLAB不易解决的非线性、变系数等问题。它能支持连续系统和离散系统的仿真，支持连续离散混合系统的仿真，也支持线性和非线性系统的仿真，并且支持多种采样频率(Multirate)统的仿真,也就是不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大、较复杂的系统。因此，各科学领域根据自己的仿真需要，以MATLAB为基础，开发了大量的专用仿真程序，并把这些程序以模块的形式都放人SIMULINK中，形成了模块库。SIMULINK的模块库实际上就是用MATLAB基本语句编写的子程序集。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29页第二章单相半波可控整流电路2.1原理图单相半波阻-感性负载整流电路图如2-1所示，当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载，属于阻-感性负载的有机的励磁线圈和负载串联电抗器等。阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。LRu1u2TiduTuLuRudVT图2-1单相半波阻-感性负载整流电路图2.2单相半波可控整流电路建模单相半波可控整流电路（阻—感性负载）仿真电路图如图2.2所示图2-2单相半波可控整流电路（阻—感性负载）仿真电路图电感参数设置如2-3。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29页图2-3仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图2-4。图2-4脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图2-5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29页图2-5电源参数，频率50hz，电压220v，如图2-6图2-6电源参数晶闸管参数，如图2-7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29页图2-72.3仿真与波形图分析设置触发脉冲α分别为30°、60°、900、1200。与其产生的相应波形分别如图2-8、图2-9、图2-10、图2-11。在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为负载电流波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载电压波形，第五列波为电源电压波形。图2-8α=30°单相半波可控整流电路（阻—感性负载）波形图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29页图2-9α=60°单相半波可控整流电路波形图图2-10α=90°单相半波可控整流电路波形图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29页图2-11α=120°单相半波可控整流电路波形图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29页第三章单相全波可控整流电路3.1原理及原理图图3.1单相全控桥式整流电路电感性负载及其波形（1）工作原理在u2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，其波形如图2e)所示。u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id并不关断。至ωt＝π＋α时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通。VT2和VT3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换cos9.0cos22)(sin21222UUttdUUd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29页相，亦称换流。至下一周期重复上述过程，如此循环下去。(2)ud波形如图2（d)所示，其平均值为:当α=0时，Ud0=0.9U2。α=90o时，Ud=0。α角的移相范围为90o。单