单相全波可控整流电路仿真设计

1、目 录摘要IAbstactII第一章 绪论1第二章 单相半波可控整流电路2 2.1 原理及原理图 2 2.2 建立仿真模型2 2.3 设置模型参数6第三章 单相全波可控整流电路9 3.1 原理及原理图9 3.2 建立仿真模型10 3.3 封装模块10 3.4 仿真参数设置11 3.5 仿真波形图12第四章 三相桥式全控整流电路14 4.1 主电路设计及原理14 4.2 仿真模型建立和参数设置16 4.2.1建立仿真模型17 4.3 仿真设置及仿真结果23 4.4 电路的仿真分析24总结27致谢28参考文献29 摘 要电力电子技术是一门诞生和发展于20世纪的崭新技术，在21世纪仍将以迅猛的速度发

2、展。以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。本次设计是基于MATLAB的系统仿真设计，分别为单相半波可控整流电路设计；单相全波可控整流电路设计；三相桥式全控整流电路设计。关键字：MATLAB的系统仿真；可控整流电路；桥式全控整流电路ABSTACT Power electronic technology is a birth and development in the new technology of the 20th century, in the 21st century will remain at the speed of rapid development.

3、With the computer as the core information science will be one of the science and technology play a leading role in the 21st century. This design is based on the MATLAB system simulation design, respectively for single-phase half-wave controlled rectifier circuit design; Single-phase full wave contro

4、lled rectifier circuit design; Three-phase bridge type all control rectifier circuit design. MATLAB is the abbreviation of Matrix Laboratory, it was based on the linear algebra package LINPACK and EISPACK eigenvalue computing package of subroutines developed a kind of openness on the basis of progra

5、mming language. In the early 1980 s, Cleve Moler and John Little rewrote the MATLAB kernel using C language, they soon set up software development company, and the MATLAB officially into the market, now has become an international recognition of MATLAB optimization technology application software.Ke

6、y words: MATLAB system simulation; Controlled rectifier circuit; Bridge type all control the rectifier circuit第一章 绪论MATLAB 由美国 Mathworks 公司于 1984 年开始推出，历经升级，到 2001 年已经有了 60 版，现在 MATLAB 6.5、7.1、7.8版都已相继面世。早期的 MATLAB 在 DOS 环境下运行，1990 年推出了Windows 版本。1993年，Mathworks 公司又推出了MATLAB 的微机版,充分支持在 MicrosoftWind

7、ows 界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科学计算软件中用频率最高的软件。1993 年出现了 SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK 挂接在 MATLAB 环境上，以 MATLAB 的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK 提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大便利。在 SIMULINK平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在 SIMULINK 平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB 命令和函数仿

8、真时,需要熟悉记忆大量 M 函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无疑是最好的福音。现在的 MATLAB都同时捆绑了 SIMULINK，SIMULINK 的版本也在不断地升级，从 1993 年的 MATLAB 40SIMULINK 10 版到 2001 年的 MATLAB 61SIMULINK 41 版，2002 年即推出了 MATLAB 65 SIMULINK 50 版。MATLAB 已经不再是单纯的矩阵实验室了，它已经成为一个高级计算和仿真平台。 SIMULINK 原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解决 MATLAB 不易解决的非线性、变系数等问题。它能

9、支持连续系统和离散系统的仿真，支持连续离散混合系统的仿真，也支持线性和非线性系统的仿真，并且支持多种采样频率(Multirate)统的仿真,也就是不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大、较复杂的系统。因此，各科学领域根据自己的仿真需要，以 MATLAB 为基础，开发了大量的专用仿真程序，并把这些程序以模块的形式都放人 SIMULINK 中，形成了模块库。SIMULINK 的模块库实际上就是用 MATLAB 基本语句编写的子程序集。第2章 单相半波可控整流电路2.1原理图单相半波阻-感性负载整流电路图如2-1所示，当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载，属于阻-感性负载的有机的

10、励磁线圈和负载串联电抗器等。阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。图2-1单相半波阻-感性负载整流电路图2.2单相半波可控整流电路建模单相半波可控整流电路（阻感性负载）仿真电路图如图2.2所示 图2-2单相半波可控整流电路（阻感性负载）仿真电路图电感参数设置如2-3。图2-3仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图2-4。 图2-4脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图2-5 图2-5电源参数，频率50hz，电压220v，如图

11、2-6 图2-6电源参数晶闸管参数，如图2-7 图2-72.3仿真与波形图分析设置触发脉冲分别为30、60、900、1200。与其产生的相应波形分别如图2-8、图2-9、图2-10、图2-11。在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为负载电流波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载电压波形，第五列波为电源电压波形。 图2-8=30单相半波可控整流电路（阻感性负载）波形图 图2-9 =60单相半波可控整流电路波形图 图2-10=90单相半波可控整流电路波形图图2-11=120单相半波可控整流电路波形图第三章 单相全波可控整流电路3.1 原理及原理图 图 3.1 单相全控桥式整流电路电感性负

12、载及其波形（1）工作原理在u2正半周期，触发角处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud = u2负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，其波形如图2 e) 所示。u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id并不关断。至t时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通。VT2和VT3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换相，亦称换流。至下一周期重复上述过程

13、，如此循环下去。(2) ud波形如 图2（d)所示，其平均值为:当= 0时，Ud0= 0.9 U2。= 90o时，Ud = 0。角的移相范围为90o。单相桥式全控整流电路带阻感负载时，晶闸管VT1、VT4两端的电压波形如图2 i)所示，晶闸管承受的最大正反向电压均为 。 晶闸管导通角与无关，均为180o，其电流波形如图2 b)所示，平均值和有效值分别为： 和 变压器二次电流 i2的波形为正负各180o的矩形波，其相位由角决定，有效值I2= Id。3.2 建立仿真模型图3-2电路仿真模型3.3 封装模块图3-3模块图3.4 仿真参数设置 a 电源参数图3-4b 自耦变压器参数图3-5c IGBT

14、管参数：Resistance Ron:0.01Inductance lon: Forward voltage vf:1Current 10% fall time Tf:Current tail time Tt:Initial current ic:0Snubber resistance rs:Snubber capacitance cs:infd 电阻参数R=1 L=0 C=infe 脉冲参数设定：脉冲类型为time based，幅值为1，周期设置为0.02，脉冲宽度设为50，延迟设为0.001。f 总参数设定start time :0.0 stop time :0.04 max step s

15、ize :3.5仿真波形图图3-6第四章 三相桥式全控整流电路4.1主电路设计及原理4.2.1建立仿真模型 启动MATLAB7.1，进入SIMLINK后新建文档，根据晶闸管三相桥式整流电路的结构，在模型窗口建立主电路仿真模型，绘制加入同步装置和脉冲触发器等的三相桥式整流系统模型如图2所示。双击各模块，在建立的对话框内设置相应的参数。图4-3 三相桥式系统模型整流（1）交流电压源的参数设置 三相电源的相位互差120，设置交流峰值电压为220V，频率为50HZ。 图4-4（2）负载参数的设置 R=10欧姆，L=10mh, C=inf 图4-54.4 电路的仿真分析 一、波形分析 图4-14 a=0

16、时晶闸管三相桥式整流变量输出波形 图4-15 a=30时晶闸管三相桥式整流变量输出波形 图4-16 a=60时晶闸管三相桥式整流变量输出波形总 结通过这次基于MATLAB仿真设计过程中，不仅掌握了MATLAB中simulink仿真的使用，还对单相半波可控整流电路；单相全波可控整流电路；三相桥式全控整流电路有了新的认识。在实际电路的设计中，需要考虑电源及R、L的具体参数，可以通过改变仿真模型中的R、L的值进行分析。在进行仿真时，不仅要掌握各种模块的功能和用法，还要掌握一定的编程技巧。通过以前对MATLAB的学习，学会了MATLAB软件的基础操作，为这次的设计提供了很好的基础。仿真的过程不仅需要过硬的理论知识基础，也需要对软件操作技巧的掌握，所以说理论与实践同样重要。致 谢通过两周的努力,在老师和同学的辅导和帮助下,我完成了此次设计，通过此次课程设计，我再一次认识到了自学的重要性。在仿真设计的过程中，我发现了很多细节性的问题，也出现了很多错误，经过和同学们研究、商讨最后都解决，感觉团队协作能力是非常有必要的。通过此次设计，让我对以前所学习的电力电子和MATLAB知识有了更深刻的了解，我认为此次设计让我更加巩固了所学的知识并在设计的过程中得以运用，克服了做设计过程中的困难，让