电力电子技术应用实例MATLAB仿真

目录摘要..............................................................................................................................................1关键词..............................................................................................................................................11.引言..............................................................................................................................................12.单相半波可控整流电路...............................................................................................................12.1实验目的.......................................................................................................................12.2实验原理.......................................................................................................................12.3实验仿真.......................................................................................................................23.单相桥式全控整流电路...............................................................................................................83.1实验目的.......................................................................................................................83.2实验原理.......................................................................................................................83.3实验仿真.......................................................................................................................94.三相半波可控整流电路.............................................................................................................104.1实验目的.....................................................................................................................104.2实验原理.....................................................................................................................114.3实验仿真.....................................................................................................................125.三相半波有源逆变电路...........................................................................................................145.1实验目的.....................................................................................................................145.2实验原理.....................................................................................................................145.3实验仿真.....................................................................................................................156.三相桥式半控整流电路.............................................................................................................176.1实验目的....................................................................................................................176.2实验原理.....................................................................................................................17`6.3实验仿真..................................................................................................................177.小结..........................................................................................................................................19致谢..............................................................................................................................................191电力电子技术应用实例的MATLAB仿真摘要本文是用MATLAB/SIMULINK实现电力电子有关电路的计算机仿真的毕业设计。论文给出了单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相半波有源逆变电路、三相桥式全控整流电路的实验原理图、MATLAB系统模型图、及仿真结果图。实验过程和结果都表明：MATLAB在电力电子有关电路计算机仿真上的应用是十分广泛的。尤其是电力系统工具箱－PowerSystemBlockset（PSB）使得电力系统的仿真更加方便。关键词MATLABSIMULINKPSB电力电子相关电路1.引言MATLAB是由MathWorks公司出版发行的数学计算软件，为了准确建立系统模型和进行仿真分析，MathWorks在MATLAB中提供了系统模型图形输入与仿真工具一SIMULINK。其有两个明显功能：仿真与连接，即通过鼠标在模型窗口画出所系统的模型，然后可直接对系统仿真。这种做法使一个复杂系统模型建立和仿真变得十分容易。[4][2]在1998年，MathWoIks推出了电力系统仿真的电力系统工具箱－PowerSystemBlockset（PSB）。其中包括了电路仿真所需的各种元件模型，包括有电源模块、基础电路模块、电力电子模块、电机模块、连线器模块、检测模块以及附加功率模块等七种模块库。每个模块库中包含各种基本元件模型，如电源模块中有直流电压、电流源，交流电压源、电流源，受控电压源、电流源等五种电源模型。电力电子模块库包含了理想开关元件、晶闸管、功率场效应管、可关断晶闸管等多种功率开关元件模型；电机模块库中包含了各种电机模型。如异步电动机、同步电动机、永磁同步电动机等。只需将模块中的元件拖到SIMULINK窗口中，通过参数设置对话框设置参数就可以实现电路和电力系统的仿真了。[4][5]由于本文是对基本电路一个个进行仿真，采用实验报告的方式会比较简单，明了，所以格式会和一般的论文有所不同。2.单相半波可控整流电路2.1实验目的：掌握单相半波可控整流电路MATLAB仿真方法，会设置各模块的参数。2.2实验原理：图为单相半波可控整流器原理图及接电阻性负载和电感性负载时的原理图。电阻性负载的特点是电压和电流成正比，波形相同并且同相位，电流可以突变。负载端电压dU=0.452U(1+cos)/2.[1]式中，2U为变压器二次侧相电压，为晶闸管出发控制角。2单相半波可控整流器原理图对电感性负载，当流过电感的电流变化时，电感两端产生感应电势，感应电势对负载电流的变化有阻止作用，使得负载电流不能突变。当电流增大时，电感吸收能量储存，电感的感应电势阻止电流增大；当电流减少时，电感释放出能量，感应电势阻止电流的减少，输出电压，电流有相位差。通过改变触发角的大小，直流输出电压dU的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化。当=180，由于晶闸管只在电源电压正半波（0～180）内导通。输出电压dU为极性不变但瞬时值会变化的脉动直流。所以称半波整流。2.2.1触发延迟角与导通角触发延迟角也称触发角或延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到刚导通时之间的点角度。导通角是指晶闸管在一周期内处于通态的电角度。出电压单相半波可控整流器在电阻性负载情况下，控制角与导通角的关系为+=180[1]2.2.2移相与移相范围移相是指改变触发脉冲gU出现的时刻，即改变控制角的大小。移相范围是指触发脉冲gU的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。单相半波可控整流器电阻性负载时的移相范围是0～180。2.3计算机仿真实验2.3.1带电阻性负载的仿真实验启动MATLAB，进入SINMULINK后新建文档，绘制单相半波可控整流器结构模型图，如图所示。双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。32.3.1.1晶闸管元件参数设置[3]可关断晶闸管元件的参数设置对话框4双击晶闸管模块，元件参数设置对话框如下。晶闸管元件内电阻onR，单位为。晶闸管元件内电感onL，单位为H。注意，电感不能设置为0。晶闸管元件的正向管压降fV,单位为V。电流下降到10%的时间ft，单位为秒（s）。电流拖尾时间qT，单位为秒（s）。初始电流cI，单位为A，与晶闸管元件