電力電子仿真實(shí)驗(yàn)

《電力電子技術(shù)》仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名:學(xué)號：班級:專業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化成績:任課教師:實(shí)驗(yàn)一單相橋式全控整流仿真實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過Matlab軟件對單相橋式整流電路中阻性負(fù)載電路在不同的觸發(fā)角情況下的工作特性進(jìn)行分析。2．掌握單相橋式全控整流電路原理以及阻性負(fù)載的工作特性；能夠?qū)Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行電路分析。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．計(jì)算機(jī)一臺；2．MATLAB軟件三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.單相橋式整流電路基本原理晶閘管VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周期承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷；VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周期承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖導(dǎo)通，當(dāng)u2過零點(diǎn)時(shí)關(guān)斷。2.仿真模型介紹模型參數(shù)設(shè)置交流電源參數(shù)脈沖信號發(fā)生器參數(shù)PulseGenerator的參數(shù)PulseGenerator1的參數(shù)示波器參數(shù)示波器五個(gè)通道信號依次是：通道晶閘管電流Ia,晶閘管電壓Ua,電源電流i2,通過負(fù)載電流Id，負(fù)載兩端的電壓Ud；電阻R=1Ω。3.仿真波形分析觸發(fā)角α=0。時(shí)仿真波形觸發(fā)角α=30。時(shí)仿真波形觸發(fā)角α=60。時(shí)仿真波形觸發(fā)角α=90。時(shí)仿真波形在電源電壓正半波（0~π）區(qū)間，晶閘管承受正向電壓，脈沖UG在ωt=α處觸發(fā)晶閘管VT1和VT4，晶閘管VT1和VT4開始導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id負(fù)載上有輸出電壓和電流。在ωt=π時(shí)刻，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(fù)載電流為零。在電源電壓負(fù)半波（π~2π）區(qū)間，晶閘管TV1和VT4承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，晶閘管VT2和VT3承受正向電壓，脈沖UG在ωt=α處觸發(fā)，晶閘管VT2,VT3開始導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id,負(fù)載上有輸出電壓和電流。四．思考題（思考題，可根據(jù)思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）1.增大觸發(fā)角，對輸出電壓平均值有什么影響？Ud=0.9U2（（1+cosα）/2）當(dāng)α=0時(shí)，Ud=0.9U2當(dāng)α=180時(shí)，Ud=0所以觸發(fā)角越大，輸出平均電壓越小。實(shí)驗(yàn)二三相橋式全控整流仿真實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過Matlab軟件對三相橋式整流電路中阻性負(fù)載電路在不同的觸發(fā)角情況下的工作特性進(jìn)行分析。2．掌握三相橋式全控整流電路原理以及阻性負(fù)載的工作特性；能夠?qū)Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行電路分析。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．計(jì)算機(jī)一臺；2．MATLAB軟件三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.三相橋式整流電路基本原理整流電路接法，有共陰極組分別是3個(gè)晶閘管（VT1，VT3,VT5）。共陽極組分別是3個(gè)晶閘管（VT4，VT6,VT2）。2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1個(gè)，同時(shí)不能為同相連接；對觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差600;共陰極組VT1，VT3,VT5的脈沖依次差1200，共陽極組VT4，VT6,VT2，脈沖相差1800；ud一周期脈沖6次，每次脈沖的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路;需要保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖?？梢圆捎脙煞椒ǎ环N是寬脈沖觸發(fā)；另一種是雙脈沖觸發(fā)；晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正，反向電壓的關(guān)系也相同。2.仿真模型介紹交流電源參數(shù)PulseGenerator1的參數(shù)PulseGenerator2的參數(shù)PulseGenerator3的參數(shù)PulseGenerator4的參數(shù)PulseGenerator5的參數(shù)PulseGenerator6的參數(shù)示波器五個(gè)通道信號依次是：通道晶閘管電源電壓u2,負(fù)載兩端的電壓ud,晶閘管電流ivt1晶閘管電壓uvt1。電阻為100Ω.3.仿真波形分析觸發(fā)角α=0。時(shí)仿真波形觸發(fā)角α=30。時(shí)仿真波形觸發(fā)角α=60。時(shí)仿真波形觸發(fā)角α=90。時(shí)仿真波形思考題（思考題，可根據(jù)思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）增大觸發(fā)角，對輸出電壓平均值有什么影響？解：當(dāng)輸出電壓連續(xù)，負(fù)載為阻感負(fù)載或電阻負(fù)載且α<=60Ud=2.34U2cosα

（0<α<90）當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載且α>60時(shí)Ud=2.34U2[1+cos(π/3+α)]

（0<α<90）所以增大觸發(fā)角，輸出電壓減小。2.如果把晶閘管，全部改為電力二極管，則輸出平均電壓如何表示？

實(shí)驗(yàn)三單相全橋逆變電路實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)單相全橋電壓型逆變電路的移相調(diào)壓方式工作原理。2．熟悉逆變器模型搭建方法。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．計(jì)算機(jī)一臺；2．MATLAB軟件（版本自定，需說明）三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.單相全橋逆變電路基本原理電橋逆變電路的結(jié)構(gòu)為兩個(gè)橋半橋電路的組合。1和4一對，2和3一對，成對橋臂同時(shí)導(dǎo)通，交替各導(dǎo)通180。。移相調(diào)壓方式：可采用移相方式調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓，稱為移相調(diào)壓，各柵極信號為180。正偏，180。反偏，且V1和V2互補(bǔ)關(guān)系不變。V3的基極信號只比V1落后α（0。<α<180。），V3，V4的柵極信號分別比V2，V1的前移180。-α，u0成為正負(fù)各為α的脈沖，改變?chǔ)良纯烧{(diào)節(jié)輸出電壓有效值。2.仿真模型直流電壓參數(shù)PulseGenerator1參數(shù)PulseGenerator2PulseGenerator3PulseGenerator4示波器參數(shù)3.仿真波形分析負(fù)載電壓，電流波形脈沖寬度為900時(shí)脈沖寬度為1800時(shí)四．思考題（思考題，可根據(jù)思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）1.電壓型逆變器有哪些特點(diǎn)？由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。只有單方向傳遞功率的功效。在圖1中由于直流電源是由晶閘管組成的相控整流電路，其輸出電流id方向不能轉(zhuǎn)變；直流側(cè)又并聯(lián)大電解電容Cd，因此輸出電壓平均值Ud極性也不能轉(zhuǎn)變。因此逆變?nèi)攵斯β势骄礟B恒大于零，即電能只能由直流側(cè)經(jīng)逆變電路輸向負(fù)載而不能沿相反方向由負(fù)載反饋回電網(wǎng)。故障電流較難克制。由于逆變?nèi)攵瞬⒙?lián)大電容Cd，當(dāng)逆變側(cè)短路時(shí)，Cd中電能將釋放出來，形成浪涌短路電流。實(shí)驗(yàn)四三相電壓型橋式逆變電路實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)三相電壓型逆變器工作原理。2．熟悉逆變器模型搭建方法。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．計(jì)算機(jī)一臺；2．MATLAB軟件三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.三相電壓型逆變器基本原理三相電壓型逆變電路，是由三個(gè)半橋逆變電路組合成，每個(gè)橋臂導(dǎo)電180。，同一向上,下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度差120。，任一瞬間有3個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，每次換流都是在同一相上，下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流；2.仿真模型

負(fù)載參數(shù)PulseGenerator1參數(shù)PulseGenerator2參數(shù)

直流電源參數(shù)橋臂1，3，5的電流相加即可得到直流側(cè)電流id的波形，id每600脈動(dòng)一次，這里只列出IGBT1和2的觸發(fā)脈沖設(shè)置，IGBT的脈沖比IGBT1延遲六分之一周期，其余的以此類推。為了方便計(jì)算及觀察負(fù)載兩端的波形及大小，由于出現(xiàn)三分之二，三分之一ud,所以設(shè)置電源電壓為直流75V，設(shè)置兩個(gè)電壓源串聯(lián)的形式。3.仿真波形分析以上至下分別顯示iu，Uun，Uvn，Uwn，的波形。當(dāng)負(fù)載為三相對稱負(fù)載時(shí)，Uun，Uvn，Uwn相加之和為0，根據(jù)負(fù)載阻抗角的不同，iu的波形和相位不同，iv，iw的波形與iu相比，分別相差120。。四．思考題1.三相電壓型橋式逆變器，一定要“先斷后通”嗎？為什么？采用“先斷后通”的方法來防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而引起直流側(cè)電壓短路，使得在通斷信號之間留有一個(gè)短暫的死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間的長短要視器件的開關(guān)速度而定，器件的開關(guān)速度越快，所留的死區(qū)時(shí)間就越短。

實(shí)驗(yàn)五降壓斬波電路仿真實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過Matlab軟件對降壓電路的工作特性進(jìn)行分析。2．掌握降壓變換器的工作原理、特點(diǎn)與電路組成，能夠?qū)Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行電路分析。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．計(jì)算機(jī)一臺；2．MATLAB軟件（版本自定）三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.降壓斬波電路基本原理t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E,負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升。t=t1時(shí)刻控制V關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，通常使串接的電感L值較大。2.仿真模型介紹電源參數(shù)

脈沖參數(shù)阻感負(fù)載反電動(dòng)勢

3.仿真波形分析如上圖所示從上至下分別為iG，io，uo。四．思考題（思考題，可根據(jù)思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）斬波電路都是有哪幾種？降壓斬波電路升壓斬波電路升降壓斬波電路Cuk斬波電路Sepic斬波電路Zeta斬波電路

實(shí)驗(yàn)六升壓斬波電路仿真實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過Matlab軟件對升壓電路的工作特性進(jìn)行分析。2．掌握升壓變換器的工作原理、特點(diǎn)與電路組成，能夠?qū)Ψ抡娼Y(jié)果進(jìn)行電路分析。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備1．計(jì)算機(jī)一臺；2．MATLAB軟件（版本自定）三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.升壓斬波電路基本原理如圖所示假設(shè)L值很大，C值也很大。當(dāng)V通時(shí)，E向L充電電流恒為I1，同時(shí)C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒定。V斷時(shí)，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等。而升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因，一是L儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，這樣電容C可將輸出電壓保持住，所以V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實(shí)際C值不可能無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，Uo必然會(huì)有所下降，而實(shí)際電壓會(huì)有所降低。2.仿真模型介紹電源電壓參數(shù)L電感參數(shù)脈沖參數(shù)RC電路參數(shù)3.仿真波形分析如圖波形從上至下為uGE，io，uo；四．思考題（思考題，可根據(jù)思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）1.斬波電路都應(yīng)用在哪里？由于直流斬波器具有調(diào)壓，調(diào)磁等作用，廣泛應(yīng)用在直流電機(jī)的調(diào)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于電樞電壓及磁場的大小，通過直流斬波器的作用，可以調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的，而直流電機(jī)調(diào)速在地鐵，城市無軌電車，電動(dòng)汽車等。直流斬波器的另一應(yīng)用領(lǐng)域是直流供電電源和直流電壓隔離等各個(gè)領(lǐng)域。

課程學(xué)習(xí)心得與體會(huì)在近三個(gè)多月的電力電子技術(shù)學(xué)習(xí)過程中，在牛老師的指導(dǎo)下對整個(gè)課程系統(tǒng)完整的學(xué)習(xí)，這次過程中看著老師的辛勤付出，同學(xué)們認(rèn)真專研，使得此刻課程完美收官。通過老師的講解和教材的詳細(xì)理論分析后，對各章節(jié)電路的原理以及各個(gè)電路實(shí)現(xiàn)功能都有了充分的了解。而以上的電路仿真，就是用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論。利用Matlab軟件面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想和電氣元件的仿真系統(tǒng)，建立基于Simulink的變換電路的仿真模型，并對其進(jìn)行了仿真研究。通過對以上的仿真過程以及輸出電壓的大小。應(yīng)用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真，可以在仿真過程中靈活改變仿真參數(shù)，并且能通過示波器直觀得觀察到仿真結(jié)果隨參數(shù)的變化得情況。而這整個(gè)過程的仿真，比其它任何方法都直觀明了，還省去了很多復(fù)雜過程。應(yīng)用Matlab的電路仿真研究時(shí)，我們就可以改變不同的導(dǎo)通比情況下較直觀建立負(fù)載電壓的輸出變化。Matlab提供的可視化仿真工具Simulink可直觀性強(qiáng)，進(jìn)一步省去了編程的步驟。同時(shí)Matlab作為一種集數(shù)學(xué)計(jì)算，分析，科生話，算法開發(fā)