單項(xiàng)橋式全控整流電路純電阻

單項(xiàng)橋式全控整流電路（純電阻）系、部：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱專業(yè)：班級(jí)：完成時(shí)間：第一章緒論電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運(yùn)用電子器件設(shè)計(jì)和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問題的科學(xué)，包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。信息電子技術(shù)包括Analog(模擬)電子技術(shù)和Digital(數(shù)字)電子技術(shù)。電子技術(shù)是對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行處理的技術(shù)，處理的方式主要有：信號(hào)的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整電子產(chǎn)品流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。整流器時(shí)代大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。逆變器時(shí)代七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻調(diào)速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。變頻器時(shí)代進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)第二章課程設(shè)計(jì)方案的選擇2.1整流電路單相相控整流電路可分為單相半波、單相全波和單相橋式相控流電路，它們所連接的負(fù)載性質(zhì)不同就會(huì)有不同的特點(diǎn)。而負(fù)載性質(zhì)又分為帶電阻性負(fù)載、電阻-電感性負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況。單相橋式全控整流電路（電阻-電感性負(fù)載）電路簡(jiǎn)圖如下：圖2.1 此電路對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，與單相橋式半控整流電路相比，無須用續(xù)流二極管，也不會(huì)失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個(gè)半周電流方向相反且波形對(duì)稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。單相全控橋式整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點(diǎn)。

單相全控橋式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路2倍，在相同的負(fù)載下流過晶閘管的平均電流減小一半，且功率因數(shù)提高了一半。根據(jù)以上的分析，我選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負(fù)載為電阻-電感性負(fù)載）。2.2.1晶閘管晶管又稱為晶體閘流管，可控硅整流（SiliconControlledRectifier--SCR），開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時(shí)代;20世紀(jì)80年代以來，開始被性能更好的全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，以被廣泛應(yīng)用于相控整流、逆變、交流調(diào)壓、直流變換等領(lǐng)域，成為功率低頻（200Hz以下）裝置中的主要器件。晶閘管往往專指晶閘管的一種基本類型--普通晶閘管。廣義上講，晶閘管還包括其許多類型的派生器件。1）晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管是大功率器件，工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱，因此必須安裝散熱器。引出陽極A、陰極K和門極（或稱柵極）G三個(gè)聯(lián)接端。內(nèi)部結(jié)構(gòu):四層三個(gè)結(jié)如圖2.22）晶閘管的工作原理圖晶閘管由四層半導(dǎo)體（P1、N1、P2、N2）組成，形成三個(gè)結(jié)J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分別從P1、P2、N2引入A、G、K三個(gè)電極，如圖1.2(左)所示。由于具有擴(kuò)散工藝，具有三結(jié)四層結(jié)構(gòu)的普通晶閘管可以等效成如圖2.3（右）所示的兩個(gè)晶閘管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）組成的等效電路。圖2.2晶閘管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號(hào)和模塊外形a)晶閘管外形b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)d)模塊外形圖2.3晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路3）晶閘管的門極觸發(fā)條件（1）:晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通；（2）：晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通；（3）：晶閘管一旦導(dǎo)通門極就失去控制作用；（4）：要使晶閘管關(guān)斷，只能使其電流小到零一下。晶閘管的驅(qū)動(dòng)過程更多的是稱為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流ＩＧ的電路稱為門極觸發(fā)電路。也正是由于能過門極只能控制其開通，不能控制其關(guān)斷，晶閘管才被稱為半控型器件。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。2.2.2可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管簡(jiǎn)稱GTO可關(guān)斷晶閘管的工作原理圖2.4GTO的結(jié)構(gòu)、等效電路和圖形符號(hào)GTO的導(dǎo)通機(jī)理與SCR是完全一樣的。GTO一旦導(dǎo)通之后，門極信號(hào)是可以撤除的，在制作時(shí)采用特殊的工藝使管子導(dǎo)通后處于臨界飽和，而不像普通晶閘管那樣處于深飽和狀態(tài)，這樣可以用門極負(fù)脈沖電流破壞臨界飽和狀態(tài)使其關(guān)斷。GTO在關(guān)斷機(jī)理上與SCR是不同的。門極加負(fù)脈沖即從門極抽出電流（即抽出飽和導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存的大量載流子），強(qiáng)烈正反饋使器件退出飽和而關(guān)斷。第三章電路原理圖設(shè)計(jì)3.1主電路原理圖設(shè)計(jì)單項(xiàng)橋式全控整流電路帶電阻性負(fù)載電路如圖（1）：圖3.1單項(xiàng)橋式全控整流電路帶電阻性負(fù)載電路在單項(xiàng)橋式全控整流電路中，晶閘管VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂。在u2正半周（即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位），若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通，負(fù)載電流id為零，ud也為零，VT1、VT4串聯(lián)承受電壓u2，設(shè)VT1和VT4的漏電阻相等，則各承受u2的一半。若在觸發(fā)角α處給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，VT1、VT4即導(dǎo)通，電流從a端經(jīng)VT1、R、VT4流回電源b端。當(dāng)u2為零時(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關(guān)斷。在u2負(fù)半周，仍在觸發(fā)延遲角α處觸發(fā)VT2和VT3（VT2和VT3的α=0處為ωt=π），VT2和VT3導(dǎo)通，電流從電源的b端流出，經(jīng)VT3、R、VT2流回電源a端。到u2過零時(shí)，電流又降為零，VT2和VT3關(guān)斷。此后又是VT1和VT4導(dǎo)通，如此循環(huán)的工作下去，整流電壓ud和晶閘管VT1、VT4兩端的電壓波形如下圖（2）所示。晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為U2和U2。ppwtwtwt000i2udidb)c)d)u(i)ddaauVT1,4圖3.2單項(xiàng)橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的波形3.1.2工作原理第1階段（0~ωt1）：這階段u2在正半周期，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位晶閘管VT1和VT2方向串聯(lián)后于u2連接，VT1承受正向電壓為u2/2，VT2承受u2/2的反向電壓；同樣VT3和VT4反向串聯(lián)后與u2連接，VT3承受u2/2的正向電壓，VT4承受u2/2的反向電壓。雖然VT1和VT3受正向電壓，但是尚未觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載沒有電流通過，所以Ud=0，id=0。第2階段（ωt1~π）：在ωt1時(shí)同時(shí)觸發(fā)VT1和VT3，由于VT1和VT3受正向電壓而導(dǎo)通，有電流經(jīng)a點(diǎn)→VT1→R→VT3→變壓器b點(diǎn)形成回路。在這段區(qū)間里，ud=u2，id=iVT1=iVT3=ud/R。由于VT1和VT3導(dǎo)通，忽略管壓降，uVT1=uVT2=0，而承受的電壓為uVT2=uVT4=u2。第3階段（π~ωt2）：從ωt=π開始u2進(jìn)入了負(fù)半周期，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，VT1和VT3由于受反向電壓而關(guān)斷，這時(shí)VT1~VT4都不導(dǎo)通，各晶閘管承受u2/2的電壓，但VT1和VT3承受的事反向電壓，VT2和VT4承受的是正向電壓，負(fù)載沒有電流通過，ud=0，id=i2=0。第4階段（ωt2~π）：在ωt2時(shí)，u2電壓為負(fù)，VT2和VT4受正向電壓，觸發(fā)VT2和VT4導(dǎo)通，有電流經(jīng)過b點(diǎn)→VT2→R→VT4→a點(diǎn)，在這段區(qū)間里，ud=u2，id=iVT2=iVT4=i2=ud/R。由于VT2和VT4導(dǎo)通，VT2和VT4承受u2的負(fù)半周期電壓，至此一個(gè)周期工作完畢，下一個(gè)周期，充復(fù)上述過程，單項(xiàng)橋式整流電路兩次脈沖間隔為180°。1.3參數(shù)計(jì)算整流電壓平均值： （2-1）α角的移相范圍為00-1800。向負(fù)載輸出的平均電流值為： （2-2）流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半（因?yàn)橐粋€(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管只有半個(gè)周期導(dǎo)通），即（2-3）3.2保護(hù)電路原理圖設(shè)計(jì)3.2.1過電流電路設(shè)計(jì)電力電子電路運(yùn)行不正?；虬l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。過電流分過載和短路兩種情況。短路保護(hù)的特點(diǎn)是整定電流大、瞬時(shí)動(dòng)作。電磁式電流脫扣器(或繼電器)、熔斷器常用作短路保護(hù)元件。過載保護(hù)的特點(diǎn)是整定電流較小、反時(shí)限動(dòng)作。熱繼電器、延時(shí)型電磁式電流繼電器常用作過載保護(hù)元件。過電流保護(hù)電路如圖（3）所示。圖3.3過電流保護(hù)電路M57962L通過檢測(cè)IGBT的飽和壓降來判斷IGBT是否過流，一旦過流，M57962L將對(duì)IGBT實(shí)施軟關(guān)斷，并輸出過流故障信號(hào)。3.2.2三菱驅(qū)動(dòng)模塊M57962L簡(jiǎn)介在我們的過流保護(hù)裝置中，使用了日本三菱公司的驅(qū)動(dòng)模塊M57962L。M57962L是N溝道大功率IGBT模塊的驅(qū)動(dòng)電路，能驅(qū)動(dòng)600V/400A和1200V/400A的IGBT，M57962L的原理方框圖如圖1所示，它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）采用光耦實(shí)現(xiàn)電氣隔離，光耦是快速型的，適合20kHz左右的高頻開關(guān)運(yùn)行，光耦的原邊已串聯(lián)限流電阻（約185Ω），可將5V的電壓直接加到輸入側(cè)；圖3.4M579621L的原理框圖（2）如果采用雙電源驅(qū)動(dòng)技術(shù)，使輸出負(fù)柵壓比較高。電源電壓的極限值為＋18V/－15V，一般取＋15V/－10V；（3）信號(hào)傳輸延遲時(shí)間短，低電平－高電平的傳輸延遲時(shí)間以及高電平－低電平的傳輸延遲時(shí)間都在1.5μs以下；3.2過電壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)電力電子裝置中可能發(fā)生的過電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊過電壓和系統(tǒng)中的操作過程中等外因部分。內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程，比如換相過電壓，關(guān)斷過電壓。過電壓保護(hù)電路如圖（5）所示。圖3.5RC過電壓保護(hù)電路利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。因?yàn)殡娐房偸谴嬖陔姼械?變壓器漏感或負(fù)載電感)，所以與電容C串聯(lián)電阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓損壞晶閘管。同時(shí)，避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電流而損壞晶閘管。3.3觸發(fā)電路設(shè)計(jì)電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述驅(qū)動(dòng)電路——主電路與控制電路之間的接口使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義對(duì)器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)：將信息電子電路傳來的信號(hào)按控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)對(duì)半控型器件只需提供開通控制信號(hào)對(duì)全控型器件則既要提供開通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離光隔離一般采用光耦合器磁隔離的元件通常是脈沖變壓器晶閘管的觸發(fā)電路

作用：產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通

廣義上講，還包括對(duì)其觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制的相位控制電路晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通（結(jié)合擎住電流的概念）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度不超過門極電壓、電流和功率定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離

圖3.6理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形t1~t2?脈沖前沿上升時(shí)間（<1ms）t1~t3?強(qiáng)脈沖寬度IM?強(qiáng)脈沖幅值（3IGT~5IGT）t1~t4?脈沖寬度I?脈沖平頂幅值（1.5IGT~2IGT）

圖3.7常見的晶閘管觸發(fā)電路第四章元器件和電路參數(shù)計(jì)算4.1晶閘管基本參數(shù)4.1.1晶閘管的主要參數(shù)說明：3、維持電流IH維持電流是指晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流，一般為幾十到幾百毫安。維持電流與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，維持電流越小，晶閘管越難關(guān)斷。4、掣住電流IL晶閘管剛從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)并撤除門極觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)要維持元件導(dǎo)通所需的最小陽極電流稱為掣住電流。一般掣住電流比維持電流大（2～4）倍。4.1.2晶閘管的選型該電路為大電感負(fù)載，電流波形可看作連續(xù)且平直的。時(shí)，不計(jì)控制角余量按計(jì)算由得=111V考慮2倍裕量：取222V晶閘管額定電流 考慮2倍裕量：取6.4A所以在本次設(shè)計(jì)中我選用4個(gè)KP10-3的晶閘管。4.1.3變壓器的選取4.2性能指標(biāo)分析：整流電路的性能常用兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)來衡量：一個(gè)是反映轉(zhuǎn)換關(guān)系的用整流輸出電壓的平均值表示；另一個(gè)是反映輸出直流電壓平滑程度的，稱為紋波系數(shù)。1)整流輸出電壓平均值===(4-3-1)2)紋波系數(shù)紋波系數(shù)用來表示直流輸出電壓中相對(duì)紋波電壓的大小，即（4-3-2）第五章MATLAB仿真5.1MATLAB的簡(jiǎn)介

MATLAB的名稱源自MatrixLaboratory，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對(duì)MATLAB的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。

目前MATLAB產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行數(shù)值分析數(shù)值和符號(hào)計(jì)算工程與科學(xué)繪圖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真數(shù)字圖像處理數(shù)字信號(hào)處理通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真財(cái)務(wù)與金融工程MATLAB是MATLAB產(chǎn)品家族的基礎(chǔ)，它提供了基本的數(shù)學(xué)算法，例如矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析算法，MATLAB集成了2D和3D圖形功能，以完成相應(yīng)數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級(jí)編程語言——M語言，利用M語言可以通過編寫腳本或者函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)用戶自己的算法。

MATLABCompiler是一種編譯工具，它能夠?qū)⒛切├肕ATLAB提供的編程語言——M語言編寫的函數(shù)文件編譯生成為函數(shù)庫、可執(zhí)行文件、COM組件等等，這樣就可以擴(kuò)展MATLAB功能，使MATLAB能夠同其他高級(jí)編程語言例如C/C++語言進(jìn)行混合應(yīng)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以提高程序的運(yùn)行效率，豐富程序開發(fā)的手段。

利用M語言還開發(fā)了相應(yīng)的MATLAB專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應(yīng)用的算法是開放的可擴(kuò)展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對(duì)一些算法進(jìn)行修改，甚至允許開發(fā)自己的算法擴(kuò)充工具箱的功能。目前MATLAB產(chǎn)品的工具箱有四十多個(gè)，分別涵蓋了數(shù)據(jù)采集、科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、金融財(cái)務(wù)分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。

Simulink是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對(duì)任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)等等，其中包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動(dòng)，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。Simulink提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且Simulink還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用Simulink幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。

Stateflow是一個(gè)交互式的設(shè)計(jì)工具，它基于有限狀態(tài)機(jī)的理論，可以用來對(duì)復(fù)雜的事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。Stateflow與Simulink和MATLAB緊密集成，可以將Stateflow創(chuàng)建的復(fù)雜控制邏輯有效地結(jié)合到Simulink的模型中。這次課程設(shè)計(jì)中我們主要用的是Simulink模塊，運(yùn)用simulink模塊我們進(jìn)行仿真，建立仿真的模塊。具體的操作步驟如下:(1)啟動(dòng)Simulink模塊庫瀏覽窗口。(2)新建一個(gè)空白模型，即點(diǎn)擊庫瀏覽器工具欄上的空白按鈕。在Simulink里，模型是保存在模型文件里的，新建一個(gè)空白模型，也就是新建了一個(gè)空白的模型文件，模型文件的后綴名為.mdl。也可以在模型窗口新建一個(gè)空白模型，其操作是使用File菜單下的newamodel命令。(3)在模塊庫瀏覽窗口中找到所需的模塊。在整流電路中較多使用的模塊有:正弦波發(fā)生器、積分器、復(fù)用器和示波器。它們各自的位置分別是:正弦波發(fā)生器在Sources子庫，積分器在連續(xù)系統(tǒng)子庫，復(fù)合器在信號(hào)和系統(tǒng)子庫，示波器在接收器子庫。(4)分別將所需的各個(gè)模塊從庫里拖曳到空白的模型窗口。這時(shí),Simulink會(huì)在模型窗口復(fù)制出這些模塊。(5)將用戶界面中的模塊排列好，把它們用直線連接起來。注意模塊的輸入端只能和模塊的輸出端相連接。雙擊scope模塊打開scope窗口，以觀察仿真的輸出波形。在開始仿真之前先把仿真的時(shí)間設(shè)置成有效時(shí)間，最后保存模型。5.2仿真模型的建立用matlab設(shè)計(jì)的仿真原理圖如下所示圖5.1單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）5.3仿真參數(shù)的計(jì)算仿真時(shí)取R=10，U2=100V,f=50HZ,則周期為T=0.02s，根據(jù)公式脈沖延遲時(shí)間,則可以根據(jù)不同的值確定延遲時(shí)間。由于兩個(gè)橋臂各導(dǎo)通半個(gè)周期，所以兩個(gè)脈沖所間隔的時(shí)間為0.01s，因此在第一個(gè)脈沖發(fā)出的0.01s后再發(fā)出第二個(gè)脈沖。根據(jù)Ud的計(jì)算公式： (2-4)所以不同的a會(huì)有不同的Ud的值。比如當(dāng)我們?nèi)=90時(shí)，U2=100V,則可以得出Ud=4.5V.下面為根據(jù)公式t=aT/360可以得到脈沖的觸發(fā)時(shí)間。=0時(shí)，脈沖1的t=0,脈沖2的t=0.01s=30時(shí)，脈沖1的t=0.00167s,脈沖2的t=0.01167s=45時(shí)，脈沖1的t=0.0025s,脈沖2的t=0.0125s=60時(shí)，脈沖1的t=0.00333s,脈沖2的t=0.01333s=90時(shí)，脈沖1的t=0.005s,脈沖2的t=0.015s=120時(shí)，脈沖1的t=0.00667s,脈沖2的t=0.01667s=180時(shí)，脈沖1的t=0.001s,脈沖2的t=0.011s5.4仿真原件參數(shù)的設(shè)置1交流電源 圖5.2交流電源參數(shù)設(shè)置交流電源的有效值為100V,峰值設(shè)置為141.1V,電源的頻率為f=50HZ.觸發(fā)脈沖的設(shè)置根據(jù)不同的設(shè)置不同的脈沖參數(shù)，以下以=60時(shí)為例，當(dāng)=60時(shí)，脈沖1的t=0.00333s,脈沖2的t=0.01333s.如下所示。圖5.3觸發(fā)脈沖的設(shè)置脈沖2的設(shè)置，a=60時(shí)，t=0.01333s圖5.4觸發(fā)脈沖的設(shè)置pulsetype”設(shè)置為Timebased，“Time”設(shè)置為Usesimulationtime，“Amplitude”設(shè)置為1.1，“Period”設(shè)置為0.02，“PulseWidth”設(shè)置為50，Pulse參數(shù)對(duì)話框，其中相位延遲Phasedelay的設(shè)置，按關(guān)系t=αT/360°計(jì)算，對(duì)電網(wǎng)交流電T=0.02s，當(dāng)α=60°時(shí)，t=0.00333s，當(dāng)α=120°時(shí)，t=0.00667s，對(duì)pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01+0.01166。當(dāng)對(duì)α=30°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phasedelay設(shè)置為t=αT/360°=0.00166s，對(duì)pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01=0.00166=0.01166s。當(dāng)對(duì)α=60°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phasedelay設(shè)置為t=αT/360°=0.00333s，對(duì)pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01=0.00333=0.01333s。當(dāng)對(duì)α=90°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phasedelay設(shè)置為t=αT/360°=0.005s，對(duì)pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01=0.005=0.015s。當(dāng)對(duì)α=120°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phasedelay設(shè)置為t=αT/360°=0.00667s，對(duì)pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01=0.00667=0.01667s。電壓測(cè)量圖5.5“Outputsignal”設(shè)置為complex。電流測(cè)量圖5.6“Outputsignal”設(shè)置為complex。示波器設(shè)置圖5.7圖5.8在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：“General”標(biāo)簽頁：“Numberofaxes”設(shè)置為5“Timerange”設(shè)置為auto“Ticklabels”設(shè)置為bottomaxisonly“sampling”設(shè)置為Decimation1“datahistory”標(biāo)簽頁：“l(fā)imtdataporitstolast”設(shè)置為50006負(fù)載參數(shù)設(shè)置圖5.9設(shè)置負(fù)載為R=107晶體管參數(shù)設(shè)置圖6.05.5仿真結(jié)果分析5.5.1仿真波形波形分別代表電源的波形，的波形，的波形，晶閘管上的電壓的波形以及輸入時(shí)的電流的波形。=0時(shí)，仿真的波形=30時(shí)，仿真波形=45時(shí)，仿真波形=60時(shí)，仿真波形=90時(shí)，仿真波形=120時(shí)，仿真波形=180時(shí)仿真波形4.5.2仿真結(jié)果分析以時(shí)為例，由的計(jì)算公式可以算得.在仿真的波形中可以讀出當(dāng)時(shí)的峰值為139.44.V.用公式，可以計(jì)算出=66.6V，=1.33%，實(shí)際的仿真結(jié)果與理論的的結(jié)果相近，在誤差的范圍之內(nèi)，所以仿真的結(jié)果是正確的。仿真的誤差可能是由于讀數(shù)時(shí)以及計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的，也有可能是參數(shù)的設(shè)置帶來的誤差，所以仿真時(shí)應(yīng)合理的選擇參數(shù)，這樣有利于減小誤差。致謝本次電力電子課程設(shè)計(jì)從拿到課程設(shè)計(jì)的題目就開始慢慢的在想應(yīng)該怎么開始，剛開始時(shí)從網(wǎng)上找了一些資料，看別人是怎么做的，后來知道這次課程設(shè)計(jì)要用到matlab進(jìn)行仿真所以就花了點(diǎn)時(shí)間對(duì)以前學(xué)過的matlab知識(shí)復(fù)習(xí)了下。到真正開始做的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)了許多的問題，比如剛開始時(shí)由于matlab的版本的問題，第一次畫的仿真原理圖出現(xiàn)了一些問題，在問了同學(xué)以后才知道是自己matlab的版本有點(diǎn)問題于是換了matlab7.1進(jìn)行仿真以后果然以前的問題成功的解決了，在對(duì)各個(gè)元器件的參數(shù)設(shè)置以后終于把課題的波形仿真了出來。在做課程設(shè)計(jì)論文的文檔時(shí)發(fā)現(xiàn)自己對(duì)論文的格式不是很清楚，在反復(fù)的看了畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文格式以后才慢慢的好了。通過課程設(shè)計(jì)我對(duì)matlab有了更深的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)論文的格式要求有了更多的理解。這次課程設(shè)計(jì)可以成功的做出來要感謝老師平時(shí)上課對(duì)我們的耐心教導(dǎo)，以及同學(xué)的幫助，在這里一起表示感謝。課程設(shè)計(jì)讓我們的動(dòng)手能力有了很大的提高，可以讓我們對(duì)以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)有更多的準(zhǔn)備，所以電力電子課程設(shè)計(jì)對(duì)于我來說有很大的意義。參考文獻(xiàn)[1]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009，5.[2]楊雨松等編著.AUTOCAD2008中文版電氣制圖教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.7[3]辜欣.Matlab在整流電路中的應(yīng)用[J].江漢大學(xué)學(xué)報(bào),2002,3(1):60-61.目錄第一章緒論 1第2章課程設(shè)計(jì)方案的選擇 22.1整流電路 22.2.1晶閘管 32.2.2可關(guān)斷晶閘管 4第三章電路原理圖設(shè)計(jì) 53.1主電路原理圖設(shè)計(jì) 53.1.2工作原理 63.2保護(hù)電路原理圖設(shè)計(jì) 73.2.1過電流電路設(shè)計(jì) 73.2.2三菱驅(qū)動(dòng)模塊M57962L簡(jiǎn)介 8HYPERLINK\l"_Toc32