《功率電子技術(shù)》課程設(shè)計報告

1、功率電子課設(shè)功率電子技術(shù)課程設(shè)計報告姓名：學(xué)號：學(xué)部（系）：專業(yè)年級：指導(dǎo)教師：2011年12月10日1 .課程設(shè)計的目的12 .課程設(shè)計的要求13 .課程設(shè)計內(nèi)容23.1 項目一：單相半波可控整流電路2原理圖2仿真模型2參數(shù)設(shè)置3仿真角度設(shè)置5仿真分析53.2 項目二：單相橋式全控整流電路6電路原理圖6仿真模型9參數(shù)設(shè)置9仿真結(jié)果10仿真分析103.3 項目三：三相半波可控整流電路仿真11電路原理圖11仿真模型圖11參數(shù)設(shè)置11仿真結(jié)果12仿真分析133.4 項目四：單相橋式半控整流電路14電路原理圖14仿真模型15參數(shù)設(shè)置15仿真結(jié)果16仿真分析163.5 項目五：單相交流調(diào)壓電路電路17

2、原理圖17仿真模型17參數(shù)設(shè)置18仿真結(jié)果19仿真結(jié)果分析194 .課程設(shè)計總結(jié)195 .參考書目201 .課程設(shè)計的目的功率電子技術(shù)課程是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，電力 電子技術(shù)課程設(shè)計是電力電子技術(shù)課程理論教 學(xué)之后的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是通過對 “電力電子技術(shù)”教材中主要電子電路進行仿真 與建模，基本掌握電路的原理及參數(shù)設(shè)定和調(diào)整 方法，提高學(xué)生分析問題的和解決問題的能力;訓(xùn)練學(xué)生綜合運用學(xué)過的變流電路原理的基礎(chǔ) 知識，獨立進行查找資料、選擇方案、設(shè)計電路、 撰寫報告，進一步加深對變流電路基本理論的理 解，提高運用基本技能的能力，為今后的學(xué)習(xí)和 工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過設(shè)計，使學(xué)生鞏固、

3、加深對變流電路基本理論的理解，提高學(xué)生運用 電路基本理論分析和處理實際問題的能力，培養(yǎng) 學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。2 .課程設(shè)計的要求(1 )熟悉 MATLAB 的 Simulink 和 SimPowerSystem模塊庫應(yīng)用。(2)熟練掌握基本電力電子電路的仿真方法。(3)掌握電力電子變流裝置觸發(fā)、主電路及驅(qū) 動電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，能初步設(shè)計和應(yīng)用這 些電路。(4)能夠運用理論知識對實驗現(xiàn)象、結(jié)果進行 分析和處理。(5)能夠綜合實驗數(shù)據(jù)，解釋現(xiàn)象，編寫課程 設(shè)計報告。3 .課程設(shè)計內(nèi)容3.1 項目一：單相半波可控整流電路單相半波可控整流電流(電阻性負載)原理圖, 晶閘管作為開關(guān)元件，變壓器

4、t器變換電壓和隔 離的作用，用ul和u2分別表示一次和二次電壓 瞬時值，二次電壓u2為50hz正弦波波形如圖所 示，其有效值為u2根據(jù)原理圖用matalb軟件畫出正確的仿真15電路圖ontinuoupowerguiVoltcacOeneralorDetailed Thyristoriltaqc MeasurementsAC voltage SourceScries RLC Branch=：0-age MeasuronentlScope仿真參數(shù)，算法(solver) odel5s,相對誤差(relativetolerance) le-3,開始時間 0 結(jié)束時間 0.05sSelect :!- S

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8、o cro5jiTit oi>*ioTiS脈沖參數(shù)，振幅IV,E3/RJ期002,占空比10%,時相延遲0.02*30、360sDutpH glSK'IC(1 PMjeteUr)射 F-Qlst is on vG) r«l>«Y(1) - 0ndPnlte ?n，e de'emin七 1X ro*raMtic*TA Yds are xxdT，ra-k*0 a McovanoZ for n<- 5th qs««> solu«t.以，八b*w4 11 ys、，hC6 fd» or4 'm 1

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10、數(shù)結(jié)果設(shè)置觸發(fā)脈沖a別為30°與其產(chǎn)生的相應(yīng)波 形分別在波形圖中第一列波形為電源，第二列波 為脈沖，第三列波為負載波形，第四列波為晶閘在電源電壓正半波（0冗區(qū)間），晶閘管 承受正向電壓，在81=（1處觸發(fā)晶閘管，晶閘管 開始導(dǎo)通，形成負載電流Id,負載上有輸出電壓 和電流。在 血=幾時亥！U2=0,電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷,負載電流為0。在電源電壓負半波（”2 n區(qū)間），晶閘管承 受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負載上沒有輸出電 壓，負載電流為0。直到電壓電源U2的下個周期的正半波，脈沖 在8t=2“+a處又觸發(fā)晶閘管，晶閘管再次被觸 發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓和電流有加在負載

11、上，如此不 斷反復(fù)。3.2 項目二：單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路，共用了四個晶閘管，兩只晶閘管接成共陽極，兩只晶閘管接 成共陰極，每一只晶閘管是一個橋臂，橋式整流 電路的工作方式特點是整流元件必須成對以構(gòu) 成回路，負載為電阻性。工作原理1)在u2正半波的（0a）區(qū)間,晶閘管VT1、VT4承受正向電壓，但無觸發(fā)脈沖,晶閘管VT2、VT3承受反向電壓。因此在0a區(qū)間，4個晶閘管都不導(dǎo)通。假如4 個晶閘管的漏電阻相等，則Utl.4=Ut2.3=l/2u2o2）在u2正半波的（a冗）區(qū)間，在3 t =a時刻，觸發(fā)晶閘管VT1> VT4使其導(dǎo) 通。3）在u2負半波的（冗冗+ a ）區(qū)間

12、，在 冗冗+ a區(qū)間，晶閘管VT2、VT3承受 正向電壓，因無觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀 態(tài)，晶閘管VT1> VT4承受反向電壓也不 導(dǎo)通。4）在u2負半波的（n+ a2冗）區(qū)間，在3 t =冗+ a時刻，觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其元件導(dǎo)通，負載電流沿b-VT3f Rf VT2- a -T的二次繞組f b流通，電 源電壓沿正半周期的方向施加到負載電 阻上，負載上有輸出電壓（ud=-u2）和電 流，且波形相位相同。表1T各區(qū)間晶閘管的導(dǎo)通、負載電壓和晶閘管端電壓情況3 t0aa 冗冗冗+ a兀+a 2 n晶閘VT1. 4、VT1.4VT1. 4、VT1.4管導(dǎo)VT2 3導(dǎo)通、VT2 3截I卜、

13、通情T X J* V都截止VT2.3都截止VT2. 3況截止導(dǎo)通ud0u20-u2id0u2/R0-u2/Ri20u2/R0+u2/Rututl. 4=utl. 4utl. 4二utl. 4ut2. 3=二0 、ut2. 3二=u2、(%)u2ut2. 3(%)u2ut2. 3=u2二0仿真參數(shù)，算法(solver) ode45s,相對誤差(relativetolerance) le-3,開始時間 0 結(jié)束時間3sJd«c«/！，卜"，“3" - Ir07Vle卜“11M-lr»* Cectfarug一 ca«m，”，Co*Ul4Ut

14、r1 卜 RHI L”B，4W“ Zl-muc*卜IbX XU”JlauMUB* 1U*:»»» '>« 0 5al»«» s”c(Or »im 1Tr>«Mkl i»tc- tiltM* 39 Cil«»u4vi4 fc4 >)«>>*wleCt4« U”八”CaM4caiiM air. 3” sx wx，”“ qi”zI、切，xr*«'>3n、*，a MMl* »i«*

15、IC4B電源參數(shù)，頻率50hz,電壓220V脈沖設(shè)置盡管整流電路的輸入電壓U2是交變的，但負載 上正負兩個半波內(nèi)均有相同的電流流過，輸出電 壓一個周期內(nèi)脈動兩次，由于橋式整流電路在 正、負半周均能工作，變壓器二次繞組正在正、 負半周內(nèi)均有大小相等、方向相反的電流流過, 消除了變壓器的電流磁化，提高了變壓器的有效 利用率3.3 項目三：三相半波可控整流電路仿真變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形，為/¥接法。三個晶閘管分別 接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起為共根據(jù)原理圖 仿真電路圖powerguivoltaoe basurement仿真參數(shù)，算法(solver) o

16、del5s,相對誤差(relativetolerance) le-3,開始時間 0 結(jié)束時間夕 9mg »ir*力l，s'B、，、15，/Cl，-)t«Brx»Uc>fluit um a iS3 um a it0.05s* L2l TH tela 3LW S”E，.CCCEC"，"， kCM(«U>LHlr -*»! ”3scl>，Ct»»OI Ca>14*>ut icc. 3a Mfir«c»n|bCMMMC 331，.CXalca Co4t-

17、t»*tcie-m cari】虹I S*1Uft|CL-lei ioch tW Tai Scti»»t»M ><W >IX««oUr«nc«IEMia C14(> ci3«“S3。»«> >lt«:V”Zfs M<<r»_l7>»V«ll、t>"GQ'5 .%”“Cg”st“ air. it«)k!x* »UUUcac 2】&«*，

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19、a pn。"，Z«MCf>1iaBC脈沖參數(shù)，振幅IV,周期002,占空比10%,時相延遲為(a+30) *0.01/180 Soiree Btedc Par4meterv PJse Ge 際”":©GflESCMMM“r Rv>:K>悶陽 伙©的on、mAKii»必、W0FUK ye gt«w»We小桁也T 2:E，"«<«" ra g f，、-她 up «去« =t«wl曲如 ru s f os，e a ye Choe

20、* c”“，a a r< 以“a、Mmi»e n aPgr2n:Ftto«U«.Tn (I) Uxa irUaan IrwAr小1AsHEQ«?(MNVmCkWxE. | |Hxoe. tacxjQxriov 函 ft9wf wwrw a 10.- ' I *兀gg電源參數(shù)，頻率50hz,電壓lOOv設(shè)置觸發(fā)脈沖a分別為30°與其產(chǎn)生的相應(yīng)波形，在波形圖中第一列波為脈沖波形，第二列波 為流過晶閘管電流波形，第三列波為晶閘管電壓波形，第四列波為負載電流波形和負載電壓波形a =0。時的工作原理分析：晶閘管的電壓波形,由3段組成：第1段

21、，VTi導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近 似為uTi=0第2段，在VTi關(guān)斷后，VTz導(dǎo)通期間，llTl=VIa-Ub=Uabf為一段線電壓。第3段，在VT3導(dǎo)通期間,uTl=uauc=iiac ，為另一段線電壓。二30。時的波形負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài),各 相仍導(dǎo)電120。>30。的情況，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120°3.4 項目四：單相橋式半控整流電路工作原理:假定負載中電感足夠大，負載電流iD連續(xù)并 發(fā)晶閘管VTi,則VTi、VD2導(dǎo)通，電流從電源 正斷經(jīng)VTi、負載、VD2回到負端，負載兩端整 流電壓UD=U2o近似為一條直線，在U的正半Jst=a的時刻觸

22、當(dāng)112在3進入負半周，而下一個觸發(fā)脈 沖尚未到來時，電感上的電流iD經(jīng)續(xù)流二極管VD3續(xù)流，負載兩端整流電壓11=0。當(dāng)Qt= a時，觸發(fā)VT2使其導(dǎo)通，續(xù)流二級管VD3因 受到反壓關(guān)斷，負載電流從電源負端經(jīng)過VT2、 負載、VDi回到正端，負載兩端得到整流電壓UD="U2o當(dāng)11在3 t>2冗進入正半周而下一個觸發(fā)脈沖尚未到來時，電感上的電流iD又經(jīng)續(xù)流二極管VD3續(xù)流，如此循環(huán)工作16晶閘管設(shè):Ilyijafos(3iot>0331“ ydal Of TVtKtoi in gnllGl In orrx1*t» 1h« Tbriktoc nodal

23、 1* an (U<0with，Mils ”Cl?Ets&tarrut c«xtv1»nca (tLanl »Dd inturlnc*In olf-xUt« tb» D»»»tl«d TT>tx1or MT 4dGCF 15 "MS" 4" T© ISa” & sapaUnca】q“ »trtx tb sit'jHilon，18 sinUUTilnc earr«»i “M txrrroff q， do

24、»Lea I，mi 3 xsa?cM»e»ers leslstonw Ion g»s)l0. MllacicuaM laii 詢 .rwa«u3«B»xf porl電源設(shè)，l¥l脈沖設(shè)置1、電感在電路中具有續(xù)流作用；2、晶閘管在觸發(fā)時換流，二極管則在電源過零時刻換流；3、盡管電路具有續(xù)流作用，但還應(yīng)該加續(xù) 流二極管4、從觸發(fā)角變化可以看出，觸發(fā)角越大,；上的平均電壓越小。3.5 項目五：單相交流調(diào)壓電路電路poM«r9u<8«c“33 KAdCuDataihdvo so Measurementtnn晶閘管設(shè)置電源設(shè)置脈沖設(shè)置203 Scarce 3kd 階皿2«夕 小匕 G0，S， Oat>tt >«1 3g It <t >: CtauO*Hy> A ><1(* It s T<0 2”必 «li« T(»J 。 o4F«I>« 3 4«，91E »«JWMlS“Tiae-MCet kt i*CMMA4a< f。，“ aftlh a «aii>bla