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1、電力工程與管理 201110844 李寧軍實(shí)驗(yàn)一:?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路(電阻負(fù)載)一、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)單相交流調(diào)壓電路的原理能夠理解,并能夠通過(guò)MATLAB仿真得出當(dāng)為不同角度時(shí)的仿真波形。最后通過(guò)分析仿真波形來(lái)了解單相交流調(diào)壓電路(電阻負(fù)載)的工作情況。電路模型由交流電源、反并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管、觸發(fā)模塊、電阻負(fù)載組成。單相交流調(diào)壓電路(電阻負(fù)載)如圖1-1所示。我所要分析的問(wèn)題是為不同值時(shí),輸出電壓及電流的波形變化。圖1-1二、 實(shí)驗(yàn)原理圖1-1為純電阻負(fù)載的單相調(diào)壓電路。圖中晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)連接與負(fù)載電阻R串聯(lián)接到交流電源U2上。當(dāng)電源電壓正半周開(kāi)始時(shí)出發(fā)VT1,負(fù)半周開(kāi)始時(shí)觸發(fā)VT2,形
2、同一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān),允許頻繁操作,因?yàn)闊o(wú)電弧,壽命特長(zhǎng)。在交流電源的正半周時(shí),觸發(fā)導(dǎo)通VT1,導(dǎo)通角為= ;在負(fù)半周+時(shí),觸發(fā)導(dǎo)通VT2,導(dǎo)通角為= 。負(fù)載端電壓為下圖所示斜線波形。這時(shí)負(fù)載電壓U為正弦波的一部分,寬度為(),若正負(fù)半周以同樣的移相角觸發(fā)VT1和VT2,則負(fù)載電壓U的寬度會(huì)發(fā)生變化,那么負(fù)載電壓有效值也將隨角而改變,從而實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。三、 實(shí)驗(yàn)步驟在MATLAB新建一個(gè)Model,命名為zuxingfuzai,同時(shí)模型建立如下圖所示圖1-2 電阻負(fù)載的電路建模圖四、 仿真結(jié)果仿真參數(shù):選擇ode23tb算法,將相對(duì)誤差設(shè)置為1e-3,開(kāi)始仿真時(shí)間設(shè)置為0,停止仿真時(shí)間設(shè)置為0.0
3、6,其他的選項(xiàng)為默認(rèn)設(shè)置。模型參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置為頻率(Frequency)為50Hz,電 壓幅值100V,“measurements”測(cè)量選“Voltage” 其他為默認(rèn)設(shè)置,如圖所示觸發(fā)信號(hào)uG1參數(shù)設(shè)置:幅值(Amplitude)電壓為12V;周期(Period)為0.02s;占空比(Pulse Width)為40%;時(shí)相延遲(Phase delay)為(*0.02/360)其他為默認(rèn)設(shè)置,如圖所示。觸發(fā)信號(hào)uG2參數(shù)設(shè)置:幅值(Amplitude)電壓為12V;周期(Period)為0.02s;占空比(Pulse Width)為40%;時(shí)相延遲(Phase delay)為【(+180)*
4、0.02/360】。其他為默認(rèn)設(shè)置脈沖信號(hào)發(fā)生器相位相差180,如圖所示。晶閘管參數(shù)設(shè)置:晶閘管Thyristor_VT1、Thyristor_VT2不勾選“Show measurement port” 其他均為默認(rèn)設(shè)置RLC元件參數(shù)設(shè)置:電阻(Resistance)R=10,電感(Inductance)H=0H,電容(Capacitance)C=inf,其他設(shè)置選項(xiàng)默認(rèn)設(shè)置。設(shè)置Pulse1觸發(fā)脈沖角1分別為0°、30°、60°、90°、120°Pulse2觸發(fā)脈沖角2對(duì)應(yīng)為180°、210°、240°、270&
5、#176;、300°產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖所示。說(shuō)明:第一列為電源電壓u1。第二列為脈沖信號(hào)Ug1波形,第三列為脈沖信號(hào)Ug2波形,第四列為負(fù)載電流i0波形,第五列為電壓u0波形,第六列為晶閘管兩端電壓uVT波形。當(dāng)=0°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=30°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=60°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=90°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=120°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:小結(jié):有以上的這些波形圖可以知道,當(dāng)為電阻負(fù)載時(shí),移相角范圍為0至180度,當(dāng)移相角大于180°時(shí),輸出的電壓u0、電流i0和晶閘管兩端
6、的電壓uVT在沒(méi)有什么變化。實(shí)驗(yàn)二:?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路(阻感負(fù)載)一 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)單相交流調(diào)壓電路的原理能夠理解,并能夠通過(guò)MATLAB仿真得出當(dāng)為不同角度時(shí)的仿真波形。最后通過(guò)分析仿真波形來(lái)了解單相交流調(diào)壓電路(阻感負(fù)載)的工作情況。電路模型由交流電源、反并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管、觸發(fā)模塊、電阻負(fù)載、電感組成。圖2-1單相交流調(diào)壓電路(阻感負(fù)載)如圖2-1所示。我所要分析的問(wèn)題是為不同值時(shí),輸出電壓及電流的波形變化。二、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)電源電壓U2在正半周時(shí),晶閘管VT1承受正向電壓,但是沒(méi)有觸發(fā)脈沖晶閘管VT1沒(méi)有導(dǎo)通,在時(shí)刻來(lái)了一個(gè)觸發(fā)脈沖,晶閘管VT1導(dǎo)通,晶閘管VT2在電源電壓是正半周時(shí)承受反向電壓截
7、止,當(dāng)電源電壓反向過(guò)零時(shí),由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻止電流變化,故電流不能馬上為零,隨著電源電流下降過(guò)零進(jìn)入負(fù)半周,電路中的電感儲(chǔ)存的能量釋放完畢,電流到零,晶閘管VT1關(guān)斷。當(dāng)電源電壓U2在負(fù)半周時(shí),晶閘管VT2承受正向電壓,但是沒(méi)有觸發(fā)脈沖晶閘管VT2沒(méi)有導(dǎo)通,在+時(shí)刻來(lái)了一個(gè)觸發(fā)脈沖,晶閘管VT2導(dǎo)通,晶閘管VT1在電源電壓是負(fù)半周時(shí)承受反向電壓截止,當(dāng)電源電壓反向過(guò)零時(shí),由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻止電流變化,故電流不能馬上為零,隨著電源電流下降過(guò)零進(jìn)入負(fù)半周,電路中的電感儲(chǔ)存的能量釋放完畢,電流到零,晶閘管VT2關(guān)斷。三、實(shí)驗(yàn)步驟在MATLAB新建一個(gè)Model,命名為zuganf
8、uzai,同時(shí)模型建立如下圖所示圖2-2 阻感負(fù)載的電路建模圖五、 仿真結(jié)果在交流電源U1的正半周和負(fù)半周,分別對(duì)VT1和VT2的觸發(fā)延遲角進(jìn)行控制,使得輸出電壓波形為正弦電壓的一部分,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,負(fù)載阻抗角=arctan(L/R),負(fù)載電壓相位滯后于晶閘管輸出電壓相位,把=0°的時(shí)刻定在電源電壓過(guò)零的時(shí)刻,顯然阻感負(fù)載下穩(wěn)態(tài)時(shí)的移相范圍為。仿真參數(shù):仿真參數(shù)設(shè)置如電阻負(fù)載各項(xiàng)設(shè)置,無(wú)疑不同的是電感的參數(shù)設(shè)置。電感參數(shù)設(shè)置如下:設(shè)置Pulse1觸發(fā)脈沖角1分別為0°、30°、60°、90°、120°Pulse2觸發(fā)脈沖
9、角2對(duì)應(yīng)為180°、210°、240°、270°、300°產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖所示。說(shuō)明:第一列為電源電壓u1。第二列為脈沖信號(hào)Ug1波形,第三列為脈沖信號(hào)Ug2波形,第四列為負(fù)載電流i0波形,第五列為電壓u0波形,第六列為晶閘管兩端電壓uVT波形。當(dāng)=0°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=30°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=60°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=90°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:當(dāng)=120°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下:小結(jié):由以上的波形可以看得出來(lái),當(dāng)觸發(fā)角范圍為<時(shí),電壓輸出波形和電壓波形相同,晶
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