电力电子仿真报告

1湖南科技大学信息与电气工程学院《电力电子技术仿真报告》题目：三相桥式半控整流电路仿真专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：年月日2内容要求：一、目的与意义二、原理（原理论述、原理图）三、器件选型（主电路参数计算、芯片简述、器件表）四、仿真（仿真平台、过程、遇到的问题、解决的问题、结论、波形图）五、心得体会一目的与意义随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。它是由半波整流电路发展而来的。由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共3阳极接法的晶闸管串联而成。六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。二原理三相桥式全控整流电路基本工作原理三相桥式全控整流电路电路主电路结构如下图所示，其本工作原理分析如：41.当α为不同值时电路输出电压ud的波形特点根据电力电子技术原理：（1）当ωt=30°即控制角α=0°时，正是三相整流电路的自然换相点，三相半控桥式整流电路的输出电压Ud的波形与三相桥式全控电路在α=0°时的输出电压波形一样，ud为最大，其值为2.34U2；（2）当α≦60°时，负载R上得到的ud是三个间隔波头完整而三个波头却缺角的脉动波形；（3）当α=60°时，ud是三个间隔波头完整而波形正好连续的脉动波形；（4）当60°﹤α﹤180°时，输出电压ud波形出现断续。2.一个变压器同时对共阴极的晶闸管与共阳极的二极管同时供电，A相正向电流iT1流过共阴极组管VT1管，经负载流过共阳极的二极管VD6回到B相。本设计既克服三相半波整流变压器二次侧只有1/3周期有单方向电流流过，变压器利用率底，且直流分量造成变压器直流磁化。为克服直流磁化引起的较大漏磁，需增大变压器截面增加用铁用铜量，而且三相桥式半控整流电路比三相桥式全控整流电路更加简单更加经济。三器件选取1.电阻负载时，ą=0°整流电路输出最大电压为2.34U2∮，整流电路的波形三相电路中，把晶闸管承受正压起到触发导通之间的角度α称为控制角，亦称为触发角、移相角（FiringAngle）,晶闸管在一个周期内导通的电角度用θ表示，称为导通角（Condu—ctionAngle）。改变α的大小即改变触发脉冲在每周期内出现的时刻称为移相，这周控制方式称为相控。由于三相整流在自然换流点之前晶闸管承受反压，因此，自然换流点是晶闸管控制角的起算点（α=0°）。由于自然换流点距相电压波形原点为30°，所以触发脉冲距对应相电压的原点为30°+α。共阴极组的自然换流点（α=0°）在ωt1时刻，由于A点位高于B、C，忽略管子的压降，阴极点位将高于B、C点的电位，触发VT1晶闸管，VT1导通，晶闸管VT3、VT5承受反电压而截至，B点点位最低，忽略管子的压降，从而使共阳极点的电位低于A、B点的电位，VD4、VD2反向截止，UAB电压通过晶闸管VT1和二极管VD6加于负载，ωt2时，自然换流，VD2导通，VD6关断，UAC电压通过VT1、VD2加于负载，ωt3时，电路触发换流为VT3而VT1关断。以此类推，负载上得到三个完整的波头与三个间隔缺角的波形。当α=60°时Ud的波形只剩三个波头，波形维持临界连续。α=120°是VT1管在ωt1时刻才导通，Uac电压输出，ωt2是Uac=0VT1才5关断。因此，α60°时Ud的波形断续，α=180°时Ud才为零。电阻负载时输出电压为)cos1(17.12UUdId=Ud/RIvt1=Id/√32.器件表器件个数三相电源1二极管3晶闸管3示波器1脉冲发生器3电压表，电流表电压表5个，电流表2个电阻1四仿真1.软件介绍：MATLAB提供的Simulink是一个对动态系统进行建立模型、仿真和分析的软件，它支持连续、离散和两者混合的线性和非线性系统，同时也支持多种采样速率系统。Simulink为用户提供了用框图进行建立模型的图形接口，采用这种结构建立模型差不多就像用笔和纸作画一样直观，与传统的仿真软件相比，具有更直观、更方便、更灵活的有点。更重要的是Simulink能够用MATLAB自身语言或C语言、FORTRAN语言，根据S函数的标准格式写成用户自己定义的功能模块，其扩充非常强。使用模块的用户可直接利用鼠标在模型界面窗口中直观地“画”出系统模型。在定义完一个模型后，可通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入有关命令来对建立的模型进行仿真。2.单击MATLAB工具条上的Simulink图标，出现的Simulink模块库浏览器，单击工具条左边建立新模型的快捷方式，则显示新建模型窗口，在模型窗口中可通过选择模块库中的仿真模块，建立三相桥式半控整流电路的MATLAB仿真模型如图所示：仿真图（电路）673.各种元件的出处三相电源：Simulink\SimpoweSystem\ElectricalSources\ACVoltageSource二极管：Simulink\SimpoweSystem\PowerElectronics\Diode晶闸管：Simulink\SimpoweSystem\PowerElectronics\Thyristor脉冲器：Simulink\Sources\pulsegenerator电压表，电源表：Simulink\SimpoweSystem\specializedtechnology\measurements\current或voltage示波器：Simulink\Simulink\sinks\scope4.参数的设置1电源的参数设置：三相电源的电压峰值为90v，频率为50hz，相位分别为0度，-120度，-240度。2负载参数的设置：R=0.7欧姆。有三个触发脉冲，由宽可设2，峰值为5.延迟时间设置。t=（α+30）T/360触发角α=0度时，延迟角依次设置为：0.00167,0.00837,0.01507触发角α=30度时，延迟角依次设置为：0.0033,0.01,0.0167触发角α=45度时，延迟角依次设置为：0.00417,0.01087,0.01757触发角α=60度时，延迟角依次设置为：0.005,0.0117,0.01843晶闸管采用默认参数。5.仿真结果α=0度8α=30度α=60度