單相全波可控整流電路仿真設(shè)計

1、目 錄摘要IAbstactII第一章 緒論1第二章 單相半波可控整流電路2 2.1 原理及原理圖 2 2.2 建立仿真模型2 2.3 設(shè)置模型參數(shù)6第三章 單相全波可控整流電路9 3.1 原理及原理圖9 3.2 建立仿真模型10 3.3 封裝模塊10 3.4 仿真參數(shù)設(shè)置11 3.5 仿真波形圖12第四章 三相橋式全控整流電路14 4.1 主電路設(shè)計及原理14 4.2 仿真模型建立和參數(shù)設(shè)置16 4.2.1建立仿真模型17 4.3 仿真設(shè)置及仿真結(jié)果23 4.4 電路的仿真分析24總結(jié)27致謝28參考文獻29 摘 要電力電子技術(shù)是一門誕生和發(fā)展于20世紀的嶄新技術(shù)，在21世紀仍將以迅猛的速度發(fā)

2、展。以計算機為核心的信息科學將是21世紀起主導作用的科學技術(shù)之一。本次設(shè)計是基于MATLAB的系統(tǒng)仿真設(shè)計，分別為單相半波可控整流電路設(shè)計；單相全波可控整流電路設(shè)計；三相橋式全控整流電路設(shè)計。關(guān)鍵字：MATLAB的系統(tǒng)仿真；可控整流電路；橋式全控整流電路ABSTACT Power electronic technology is a birth and development in the new technology of the 20th century, in the 21st century will remain at the speed of rapid development.

3、With the computer as the core information science will be one of the science and technology play a leading role in the 21st century. This design is based on the MATLAB system simulation design, respectively for single-phase half-wave controlled rectifier circuit design; Single-phase full wave contro

4、lled rectifier circuit design; Three-phase bridge type all control rectifier circuit design. MATLAB is the abbreviation of Matrix Laboratory, it was based on the linear algebra package LINPACK and EISPACK eigenvalue computing package of subroutines developed a kind of openness on the basis of progra

5、mming language. In the early 1980 s, Cleve Moler and John Little rewrote the MATLAB kernel using C language, they soon set up software development company, and the MATLAB officially into the market, now has become an international recognition of MATLAB optimization technology application software.Ke

6、y words: MATLAB system simulation; Controlled rectifier circuit; Bridge type all control the rectifier circuit第一章 緒論MATLAB 由美國 Mathworks 公司于 1984 年開始推出，歷經(jīng)升級，到 2001 年已經(jīng)有了 60 版，現(xiàn)在 MATLAB 6.5、7.1、7.8版都已相繼面世。早期的 MATLAB 在 DOS 環(huán)境下運行，1990 年推出了Windows 版本。1993年，Mathworks 公司又推出了MATLAB 的微機版,充分支持在 MicrosoftWind

7、ows 界面下的編程，它的功能越來越強大，在科技和工程界廣為傳播，是各種科學計算軟件中用頻率最高的軟件。1993 年出現(xiàn)了 SIMULINK，這是基于框圖的仿真平臺，SIMULINK 掛接在 MATLAB 環(huán)境上，以 MATLAB 的強大計算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。SIMULINK 提供了各種仿真工具，尤其是它不斷擴展的、內(nèi)容豐富的模塊庫，為系統(tǒng)的仿真提供了極大便利。在 SIMULINK平臺上，拖拉和連接典型模塊就可以繪制仿真對象的模型框圖，并對模型進行仿真。在 SIMULINK 平臺上，仿真模型的可讀性很強，這就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB 命令和函數(shù)仿

8、真時,需要熟悉記憶大量 M 函數(shù)的麻煩，對廣大工程技術(shù)人員來說，這無疑是最好的福音?，F(xiàn)在的 MATLAB都同時捆綁了 SIMULINK，SIMULINK 的版本也在不斷地升級，從 1993 年的 MATLAB 40SIMULINK 10 版到 2001 年的 MATLAB 61SIMULINK 41 版，2002 年即推出了 MATLAB 65 SIMULINK 50 版。MATLAB 已經(jīng)不再是單純的矩陣實驗室了，它已經(jīng)成為一個高級計算和仿真平臺。 SIMULINK 原本是為控制系統(tǒng)的仿真而建立的工具箱，在使用中易編程、易拓展，并且可以解決 MATLAB 不易解決的非線性、變系數(shù)等問題。它能

9、支持連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真，支持連續(xù)離散混合系統(tǒng)的仿真，也支持線性和非線性系統(tǒng)的仿真，并且支持多種采樣頻率(Multirate)統(tǒng)的仿真,也就是不同的系統(tǒng)能以不同的采樣頻率組合，這樣就可以仿真較大、較復雜的系統(tǒng)。因此，各科學領(lǐng)域根據(jù)自己的仿真需要，以 MATLAB 為基礎(chǔ)，開發(fā)了大量的專用仿真程序，并把這些程序以模塊的形式都放人 SIMULINK 中，形成了模塊庫。SIMULINK 的模塊庫實際上就是用 MATLAB 基本語句編寫的子程序集。第2章 單相半波可控整流電路2.1原理圖單相半波阻-感性負載整流電路圖如2-1所示，當負載中感抗遠遠大于電阻時成為阻-感性負載，屬于阻-感性負載的有機的

10、勵磁線圈和負載串聯(lián)電抗器等。阻-感性負載的等效電路可以用一個電感和電阻的串聯(lián)電路來表示。圖2-1單相半波阻-感性負載整流電路圖2.2單相半波可控整流電路建模單相半波可控整流電路（阻感性負載）仿真電路圖如圖2.2所示 圖2-2單相半波可控整流電路（阻感性負載）仿真電路圖電感參數(shù)設(shè)置如2-3。圖2-3仿真參數(shù)，算法（solver）ode15s，相對誤差（relativetolerance）1e-3，開始時間0結(jié)束時間0.05s，如圖2-4。 圖2-4脈沖參數(shù)，振幅3V，周期0.02，占空比10%，時相延遲（1/50）x（n/360）s，如圖2-5 圖2-5電源參數(shù)，頻率50hz，電壓220v，如圖

11、2-6 圖2-6電源參數(shù)晶閘管參數(shù)，如圖2-7 圖2-72.3仿真與波形圖分析設(shè)置觸發(fā)脈沖分別為30、60、900、1200。與其產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖2-8、圖2-9、圖2-10、圖2-11。在波形圖中第一列波為脈沖波形，第二列波為負載電流波形，第三列波為晶閘管電壓波形，第四列波為負載電壓波形，第五列波為電源電壓波形。 圖2-8=30單相半波可控整流電路（阻感性負載）波形圖 圖2-9 =60單相半波可控整流電路波形圖 圖2-10=90單相半波可控整流電路波形圖圖2-11=120單相半波可控整流電路波形圖第三章 單相全波可控整流電路3.1 原理及原理圖 圖 3.1 單相全控橋式整流電路電感性負

12、載及其波形（1）工作原理在u2正半周期，觸發(fā)角處給晶閘管VT1和VT4加觸發(fā)脈沖使其開通，ud = u2負載中有電感存在使負載電流不能突變，電感對負載電流起平波作用，假設(shè)負載電感很大，負載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線，其波形如圖2 e) 所示。u2過零變負時，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id并不關(guān)斷。至t時刻，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，故兩管導通。VT2和VT3導通后，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱為換相，亦稱換流。至下一周期重復上述過程

13、，如此循環(huán)下去。(2) ud波形如 圖2（d)所示，其平均值為:當= 0時，Ud0= 0.9 U2。= 90o時，Ud = 0。角的移相范圍為90o。單相橋式全控整流電路帶阻感負載時，晶閘管VT1、VT4兩端的電壓波形如圖2 i)所示，晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 晶閘管導通角與無關(guān)，均為180o，其電流波形如圖2 b)所示，平均值和有效值分別為： 和 變壓器二次電流 i2的波形為正負各180o的矩形波，其相位由角決定，有效值I2= Id。3.2 建立仿真模型圖3-2電路仿真模型3.3 封裝模塊圖3-3模塊圖3.4 仿真參數(shù)設(shè)置 a 電源參數(shù)圖3-4b 自耦變壓器參數(shù)圖3-5c IGBT

14、管參數(shù)：Resistance Ron:0.01Inductance lon: Forward voltage vf:1Current 10% fall time Tf:Current tail time Tt:Initial current ic:0Snubber resistance rs:Snubber capacitance cs:infd 電阻參數(shù)R=1 L=0 C=infe 脈沖參數(shù)設(shè)定：脈沖類型為time based，幅值為1，周期設(shè)置為0.02，脈沖寬度設(shè)為50，延遲設(shè)為0.001。f 總參數(shù)設(shè)定start time :0.0 stop time :0.04 max step s

15、ize :3.5仿真波形圖圖3-6第四章 三相橋式全控整流電路4.1主電路設(shè)計及原理4.2.1建立仿真模型 啟動MATLAB7.1，進入SIMLINK后新建文檔，根據(jù)晶閘管三相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)，在模型窗口建立主電路仿真模型，繪制加入同步裝置和脈沖觸發(fā)器等的三相橋式整流系統(tǒng)模型如圖2所示。雙擊各模塊，在建立的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。圖4-3 三相橋式系統(tǒng)模型整流（1）交流電壓源的參數(shù)設(shè)置 三相電源的相位互差120，設(shè)置交流峰值電壓為220V，頻率為50HZ。 圖4-4（2）負載參數(shù)的設(shè)置 R=10歐姆，L=10mh, C=inf 圖4-54.4 電路的仿真分析 一、波形分析 圖4-14 a=0

16、時晶閘管三相橋式整流變量輸出波形 圖4-15 a=30時晶閘管三相橋式整流變量輸出波形 圖4-16 a=60時晶閘管三相橋式整流變量輸出波形總 結(jié)通過這次基于MATLAB仿真設(shè)計過程中，不僅掌握了MATLAB中simulink仿真的使用，還對單相半波可控整流電路；單相全波可控整流電路；三相橋式全控整流電路有了新的認識。在實際電路的設(shè)計中，需要考慮電源及R、L的具體參數(shù)，可以通過改變仿真模型中的R、L的值進行分析。在進行仿真時，不僅要掌握各種模塊的功能和用法，還要掌握一定的編程技巧。通過以前對MATLAB的學習，學會了MATLAB軟件的基礎(chǔ)操作，為這次的設(shè)計提供了很好的基礎(chǔ)。仿真的過程不僅需要過硬的理論知識基礎(chǔ)，也需要對軟件操作技巧的掌握，所以說理論與實踐同樣重要。致 謝通過兩周的努力,在老師和同學的輔導和幫助下,我完成了此次設(shè)計，通過此次課程設(shè)計，我再一次認識到了自學的重要性。在仿真設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)了很多細節(jié)性的問題，也出現(xiàn)了很多錯誤，經(jīng)過和同學們研究、商討最后都解決，感覺團隊協(xié)作能力是非常有必要的。通過此次設(shè)計，讓我對以前所學習的電力電子和MATLAB知識有了更深刻的了解，我認為此次設(shè)計讓我更加鞏固了所學的知識并在設(shè)計的過程中得以運用，克服了做設(shè)計過程中的困難，讓