电力电子技术实习报告

内容第一章MATLAB的基础2第二章MATLAB/Simulink/电力系统工具箱介绍2第三章电力电子电路仿真2单相半波可控整流电路的仿真一、电路原理图2二。模拟模型2的建立三。设置模型参数3四.模型模拟5V.模拟和波形分析7实习7中二三相半波可控整流电路的仿真一、电路原理图7二。模拟模型8的建立三。设置模型参数8四.模型模拟9V.模拟和波形分析13实习三相桥式全控整流电路仿真13一、电路原理图13二。模拟模型14的建立三。设置模型参数14四.模型模拟17V.模拟和波形分析20实习4-3相桥式有源逆变电路20仿真一、电路原理图20二。模拟模型21的建立三。设置模型参数21四.模型模拟21V.模拟和波形分析23第四章实习总结23第一章MATLAB基础第二章介绍了MATLAB/Simulink/电力系统工具箱Simulink工具箱的功能是在MATLAB环境下将一系列模块连接起来，形成一个复杂的系统模型。电力系统仿真工具箱是在Simulink环境下使用的仿真工具箱。它的功能非常强大。它可用于电路仿真、电力电子系统、电机系统、电力传输等领域。它为系统建模提供了一种相似电路构造的方法。本章基于MATLAB6.1版本6.1。首先，概述了Simulink和PowerSystem工具箱中包含的模块资源以及Simulink/PowerSystem的模型窗口。其次，介绍了Simulink/PowerSystem模块的基本操作。第三章电力电子电路仿真利用现代仿真技术是学习、研究和设计电力电子电路的一种高效便捷的方法。实用单相半波可控整流电路的仿真一、电路原理图单相半波可控整流电路如图所示。该电路由交流电源、晶闸管、负载和触发电路组成。改变晶闸管的控制角度可以调节输出DC电压和电流。电路的仿真过程可分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。第二，建立仿真模型1.创建一个新的仿真模型文件。单击MATLAB菜单栏上的文件，选择新建，然后在弹出菜单中选择模型。将出现一个空白的仿真平台，如图3-2所示。在此平台上可以绘制电路的仿真模型。图3-2模拟模型窗口2.提取电路元件模块。单击仿真模型窗口菜单上的图标，弹出模型库浏览器，从模型库中提取所需模块并放入仿真窗口。组成单相半波整流电路的元件包括交流电源、晶闸管和RLC负载。3.根据单相整流原理图，将电路组件模块连接起来，形成模拟电路。如图3-3所示。3.设置模型参数设置模型参数是确保精确和平滑模拟的重要步骤。一些参数由模拟任务决定，例如电压、电流等。有些参数需要通过模拟来确定。要设置模型参数，双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中的提示进行输入。如果有任何不清楚的地方，可以求助。在本例中，参数设置如下：1.交流电源。电压为220伏，频率为50Hz，初始相位为0，如图3-4所示。2.晶闸管。晶闸管直接使用模型的默认参数，或者可以单独设置，如图3-5所示。3.装载RLC。根据负载要求进行设置。如图3-6所示。4.晶闸管触发电路。实际晶闸管的触发是由一个简单的脉冲发生器产生的。如图3-7所示，控制角由脉冲的延迟时间表示。四.模型模拟在模型开始模拟之前，还必须设置模拟参数。在菜单中选择模拟，在下拉菜单中选择模拟参数。弹出对话框中设置了许多项目。主要有开始时间、结束时间、模拟类型等。本次实习的模拟参数设置如图3-8所示。设定参数后，可以开始模拟。选择菜单“模拟”下的“开始”，立即开始模拟。如果要中途停止模拟，可以选择停止。仿真计算完成后，可以通过示波器观察仿真结果。将示波器放在要观察的点上，双击示波器图标，将弹出示波器窗口显示输出波形。1.电阻负载的模拟波形。调试完毕：当=0，=30，=90，=150时的模拟波形。2.电阻电感负载连接电流二极管的仿真。如果你想研究电感负载下电路的工作状况，你只需要重置负载参数。假设r值为2，l值为0.01，将二极管与负载并联。仿真模型如图3-9所示。调试完毕：1.当=0时，负载两端的电源电压、触发脉冲、电压和电流波形、2.当=90时，电源电压、触发脉冲、负载上的电压和电流波形3.当=90时，晶闸管和二极管两端的电压以及流经晶闸管和二极管的电流波形五、模拟波形分析纯电阻负载的输出电压大于电阻感测负载的输出电压的平均值，因为电阻感测负载的电路具有电阻感测，并且电阻感测阻止电流减小，因此当电源电压从零变为负时，仍然存在电流，并且电流的大小与电感的大小相关。纯电阻负载的波形与带电感续流二极管的输出电压相同，但不同之处在于电流波形。两三相半波可控整流电路的实际仿真单相和三相半波可控整流电路原理图三相半波可控整流电路的原理图如图所示。第二，建立仿真模型1.创建一个新的仿真模型文件。单击MATLAB菜单栏上的文件，选择新建，然后选择修改2.提取电路元件模块。单击仿真模型窗口菜单上的图标，弹出模型库浏览器，从模型库中提取所需模块并放入仿真窗口。3.根据三相半波可控整流电路的原理图连接电路组件模块，形成模拟电路。如图3-23所示。3.设置模型参数双击模块图标，弹出参数设置对话框，然后按对话框中的提示进行输入。如果有任何不清楚的地方，可以求助。模拟参数的设置与以前相同。四.模型模拟设定参数后，可以开始模拟。选择菜单“模拟”下的“开始”，立即开始模拟。如果要中途停止模拟，可以选择停止。1.电阻负载的模拟波形。调试完毕：当=30时的输出电压和电流波形，流经晶闸管的电流和晶闸管两端的电压波形当=90时输出电压和电流波形，当=90时流经晶闸管的电流和晶闸管两端的电压波形2.电阻和电感负载的模拟。如果你想研究电感负载下电路的工作状况，你只需要重置负载参数。调试完毕：=30时的输出电压和电流波形=90时的输出电压和电流波形当=60时流经晶闸管的电流和晶闸管两端的电压波形3.电阻电感负载连续电流二极管二极管并联在负载的两端。仿真模型如图3-24所示。调试完毕：当=0时，显示晶闸管两端的输出电压、电流和电压波形。当=60时晶闸管两端的输出电压、电流和电压波形当=120时，晶闸管两端的输出电压、电流和电压波形五、模拟波形分析在纯电阻负载的波形中：由于三相整流，输出电压和电流是各相输出的包络。输出电压和电流波形相同。因为它是一个电阻性负载，所以对电流的电阻很小，没有续流效应，所以Ud电压不能为负。在电阻性负载的波形中：当负载是电阻性负载时，由于电感的影响，它对电流有续流效应。当触发角小于30度时，整流电压波形与电阻负载的波形相同，因为负载电流在两种负载条件下都是连续的。当触发角大于30度时，电流不连续，输出电压为负。当触发角为90度时，Ud波形的正负面积相等，平均Ud为零。在连接到电流二极管的电阻性负载的波形中，电感器具有对电流变化的电阻，因此流过电感器的电流不会突然变化。因此ud为负值，但当添加续流二极管时，当u2过零变为负值时，VDR导通，Ud为零，因此没有负值。但是输出电流是连续的。实习三相桥式全控整流电路的仿真单相和三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路的原理图如图3-25所示。第二，建立仿真模型1.创建一个新的仿真模型文件。单击MATLAB菜单栏上的文件，选择新建，然后在弹出菜单中选择模型。出现一个空白的仿真平台，在其上可以绘制电路的仿真模型。2.提取电路元件模块。单击仿真模型窗口菜单上的图标，弹出模型库浏览器，从模型库中提取所需模块并放入仿真窗口。3.根据三相桥式全控整流电路的原理图连接电路组件模块，形成模拟电路。如图3-26所示。3.设置模型参数双击模块图标，弹出参数设置对话框，然后按对话框中的提示进行输入。如果有任何不清楚的地方，可以求助。模拟参数的设置与以前相同。四.模型模拟设定参数后，可以开始模拟。选择菜单“模拟”下的“开始”，立即开始模拟。如果要中途停止模拟，可以选择停止。仿真计算完成后，可以通过示波器观察仿真结果。将示波器放在观察点，双击示波器=30时的输出电压和电流波形=90时的输出电压和电流波形五、模拟波形分析对获得的波形进行了理论分析，并得出结论。实用4-3相桥式有源逆变电路的仿真单相和三相桥式有源逆变电路原理图三相桥式有源逆变电路的原理图如图3-29所示。图3-29三相桥式有源逆变电路示意图第二，建立仿真模型1.创建一个新的仿真模型文件。单击MATLAB菜单栏上的文件，选择新建，然后在弹出菜单中选择模型。出现一个空白的仿真平台，在其上可以绘制电路的仿真模型。2.提取电路元件模块。单击仿真模型窗口菜单上的图标，弹出模型库浏览器，从模型库中提取所需模块并放入仿真窗口。3.根据三相桥式有源逆变器原理图连接电路组件模块，形成模拟电路。如图3-30所示。图3-30三相桥式有源逆变电路仿真模型3.设置模型参数双击模块图标，弹出参数设置对话框，然后按对话框中的提示进行输入。如果有任何不清楚的地方，可以求助。模拟参数的设置与以前相同。四.模型模拟设定参数后，可以开始模拟。选择菜单“模拟”下的“开始”，立即开始模拟。如果要中途停止模拟，可以选择停止。仿真计算完成后，可以通过示波器观察仿真结果。将示波器放在要观察的点上，双击示波器图标，将弹出示波器窗口显示输出波形。调试完毕：=90时的输出电压和电流波形=120时的输出电压和电流波形五、模拟波形分析反转和整流的区别只是控制角度的不同。整流期间的触发角在0到90度之间，反转期间的触发角在90到180度之间。整流期间的触发角与反转期间的反转角互补。第四章实践总结通过仿真分析可知，三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角和负载特性的影响。本文利用Matlab可视化仿真工具simulink对三相桥式全控整流电路的仿真结果进行了详细分析，并与相关文献中采用传统电路分析方法得到的输出电压波形进行了比较，进一步验证了仿真结果的正确性。利用Matlab/Simulink对三相桥式全控整流电路进行仿真分析，避免了传统分析方法中繁琐的绘图和计算过程，为直观、快速地分析整流电路提供了一种新的方法。Matlab/Simulink用于仿真。仿真过程中可以灵活改变仿真参数，可以直观观察仿真结果随参数的变化。将Matlab应用于整流电路的故障仿真研究，可以判断不同桥臂晶闸管失