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1、西 安 工 程 大 學(xué)MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用仿真綜合設(shè)計(jì)作業(yè)學(xué)院: 電子信息學(xué)院 班級(jí): 電氣093班 姓名: 劉 東 東 學(xué)號(hào): 40903040330 2011年 12月 15日MATLAB電力電子仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 三相橋式全控整流電路1、純電阻負(fù)載時(shí)的仿真原理圖一觸發(fā)角為 0 度時(shí)的各支路電壓(VT1 - VT6)、電流波形 及 輸出電壓、電流波形觸發(fā)角為 30 度時(shí)的各支路電壓(VT1 - VT6)、電流波形 及 輸出電壓、電流波形 觸發(fā)角為 60 度時(shí)的各支路電壓、電流波形(VT1 - VT6) 及 輸出電壓、電流波形 觸發(fā)角為 60 度時(shí)的各支路電壓、電流波形(VT1 - V

2、T6) 及 輸出電壓、電流波形 純電阻負(fù)載時(shí)的仿真原理圖二一、仿真步驟1啟動(dòng)MATLAB,進(jìn)入SIMULINK后新建一個(gè)仿真模型的新文件。并布置好各元器件。如下圖所示:2參數(shù)設(shè)置。電源參數(shù)設(shè)置:電壓設(shè)置為380V,頻率設(shè)為50Hz。要注意初相角的設(shè)置,a相的電壓源設(shè)為0,b相的電壓源設(shè)為-120,c相的電壓源設(shè)為-240。負(fù)載參數(shù)設(shè)置:電阻設(shè)為1,電感為0,電容無(wú)窮大inf。通用變換器橋的設(shè)置:(1),模塊的功能:通用變換器橋模塊是由6個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件組成的橋式通用三相變換器模塊。功率電子元件的類別和變換器的結(jié)構(gòu)可通過(guò)對(duì)話框進(jìn)行選擇。功率電子元件和變換器的類型有Diode橋、Thyristor橋

3、、MOSFET-Diode橋、IGBTDiode橋、Ideal Switch橋,橋的結(jié)構(gòu)有單相、兩相和三相。(2),仿真模塊的圖標(biāo)、輸入和輸出。通用變換器橋模塊的圖標(biāo)如右圖所示。模塊的輸入和輸出取決于所選擇的變換器橋的結(jié)構(gòu)。當(dāng)A、B、C被選擇為輸入端,則直流DC(+,-)端就是輸出端。當(dāng)A、B、C被選擇為輸出端,則直流DC(+,-)端就是輸入端。除二極管橋外,其它橋的“g(pulse)”輸入端可接受來(lái)自外部模塊的觸發(fā)信號(hào)。(3),通用變換器橋仿真模塊的參數(shù):本例中個(gè)參數(shù)設(shè)置如下圖。(4),同步6脈沖觸發(fā)器的參數(shù)設(shè)置該模塊有5個(gè)輸入端,其圖標(biāo)如圖所示。“alpha_deg”是移相控制角信號(hào)輸入端

4、,單位為度。該輸入端可與“常數(shù)”模塊相連,也可與控制系統(tǒng)中的控制器輸出端相連,從而對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行移相控制。輸入端AB、BC、CA是同步線電壓的輸入端,同步線電壓就是連到三相交流電壓的線電壓。輸入端Block為觸發(fā)器模塊的使能端,用與觸發(fā)器模塊的開(kāi)通與封鎖操作,當(dāng)施加大于0的信號(hào)時(shí),觸發(fā)脈沖被封鎖。該模塊為一個(gè)六維脈沖向量,它包含6個(gè)觸發(fā)脈沖,移相控制角的起始點(diǎn)為同步電壓的零點(diǎn),pulses為輸出觸發(fā)信號(hào)端。同步6脈沖觸發(fā)器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如果所示,可以設(shè)置同步電壓的頻率跟脈沖寬度,如果勾選了“Double pulsing”觸發(fā)器就能給出間隔60度的雙脈沖。(5),常數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置:常數(shù)模塊圖標(biāo)如

5、右圖所示,該模塊只有一個(gè)輸出端,在本例中只要改變對(duì)話框中數(shù)值的大小,即可改變觸發(fā)控制角的大小。其參數(shù)對(duì)話框如下所示。設(shè)置好后,即可開(kāi)始仿真。選擇算法為ode23tb,stop time設(shè)為0.1。點(diǎn)擊開(kāi)始控件。仿真完成后就可以通過(guò)示波器來(lái)觀察仿真的結(jié)果。以下是分別在0度,30度,45度,60度時(shí)的仿真結(jié)果。0度觸發(fā)角: 30度觸發(fā)角:45度觸發(fā)角: 60度觸發(fā)角:2、阻感負(fù)載時(shí)的仿真模型原理圖一觸發(fā)角為0 度時(shí)的各支路電壓、電流波形(VT1 - VT6) 及 輸出電壓、電流波形 觸發(fā)角為 30 度時(shí)的各支路電壓、電流波形(VT1 - VT6) 及 輸出電壓、電流波形 觸發(fā)角為 60 度時(shí)的各支

6、路電壓、電流波形(VT1 - VT6) 及 輸出電壓、電流波形 觸發(fā)角為 90 度時(shí)的各支路電壓、電流波形(VT1 - VT6) 及 輸出電壓、電流波形 阻感負(fù)載時(shí)的仿真模型原理圖二帶電阻電感性負(fù)載的仿真與帶電阻性負(fù)載的仿真方法基本相同,但須將RLC的串聯(lián)分支設(shè)置為電阻電感負(fù)載。本例中設(shè)置的電阻R45,L1H,電容為inf。電阻電感負(fù)載分別在0度,30度,45度,60度時(shí)的仿真結(jié)果:0度觸發(fā)角: 30度觸發(fā)角:45度觸發(fā)角: 60度觸發(fā)角:實(shí)驗(yàn)二 BUCK電路仿真模型一電感L取0.001H,濾波電容取0.1F時(shí)的輸出電流、電壓波形及流過(guò)續(xù)流二極管的電壓、電流波形電感L取0.001H,濾波電容取

7、0.01F時(shí)的輸出電流、電壓波形及流過(guò)續(xù)流二極管的電壓、電流波形 電感L取0.001H,濾波電容取0.001F時(shí)的輸出電流、電壓波形及流過(guò)續(xù)流二極管的電壓、電流波形電感L取0.01H,濾波電容取0.1F時(shí)的輸出電流、電壓波形及流過(guò)續(xù)流二極管的電壓、電流波形電感L取0.01H,濾波電容取0.01F時(shí)的輸出電流、電壓波形及流過(guò)續(xù)流二極管的電壓、電流波形電感L取0.01H,濾波電容取0.001F時(shí)的輸出電流、電壓波形及流過(guò)續(xù)流二極管的電壓、電流波形 降壓斬波BUCK電路仿真模型二在開(kāi)關(guān)器件V導(dǎo)通時(shí),有電流經(jīng)電感L向負(fù)載供電,在V關(guān)斷時(shí),電感L釋放儲(chǔ)能,維持負(fù)載電流,電流經(jīng) 圖4-1 原理圖負(fù)載和二極

8、管VD形成回路。調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)器件V的通斷周期,可以調(diào)整負(fù)載側(cè)輸出電流和電壓的大小。負(fù)載側(cè)輸出電壓的平均值為: 式中T為V開(kāi)關(guān)周期,為導(dǎo)通時(shí)間,為占空比。降壓變流器的主電路的設(shè)計(jì)除要選擇開(kāi)關(guān)器件和二極管外,還需要確定電感L的參數(shù),電感參數(shù)的計(jì)算是復(fù)雜的,但采用仿真很方便。仿真的模型線路如下圖所示。降壓斬波電路模型在模型中采用了IGBT,IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生,設(shè)定脈沖發(fā)生器的脈沖周期和脈沖寬度可以調(diào)節(jié)脈沖占空比。模型中連接多個(gè)示波器,用于觀察線路中各部分電壓和電流波形,并通過(guò)傅立葉分析來(lái)檢測(cè)輸出電壓的直流分量和諧波。1. 設(shè)直流降壓變流器電源電壓E=200V,輸出電壓=100V,電阻負(fù)載為5。設(shè)計(jì)電感值。仿真步驟如下:(1) 在模型中設(shè)置參數(shù),設(shè)置電源E電壓為200V,電阻的阻值為5,脈沖發(fā)生器脈沖周期T=0.2ms,脈沖寬度為50%,IGBT和二極管的參數(shù)可以保持默認(rèn)值。(2)設(shè)置仿真時(shí)間為0.02s,算法采用ode15s。啟動(dòng)仿真,仿真波形如下。二極管兩端電壓和電流圖所示二極管兩端電壓(圖上部),可也看到,在二極管關(guān)斷瞬間由于電感di/dt作用使二極管兩端出現(xiàn)尖峰。導(dǎo)通期間電感L釋放儲(chǔ)能,維持負(fù)載電流,電流下降(圖下部)。輸出電壓、電流及直流電

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