电力电子技术实习报告内容

1、目录第一章 MATLAB 基础System 工 具 箱 简第二 章 MATLAB/Simulink/Power介2 21 Simulink 工具箱简介2 2 Power System 工具箱简介第三章 电力电子电路仿真实习一 单相半波可控整流电路仿真 3一、电路原理图3二、建立仿真模型 3三、设置模型参数 4四、模型仿真6五、仿真及波形分析 9实习二 三相半波可控整流电路仿真 10一、电路原理图10二、建立仿真模型 10三、设置模型参数 11四、模型仿真11五、仿真及波形分析 14实习三 三相桥式全控整流电路仿真 15一、电路原理图15二、建立仿真模型 15三、设置模型参数 16四、模型仿真1

2、7五、仿真及波形分析 19实习四 三相桥式有源逆变电路仿真 19一、电路原理图19二、建立仿真模型 19三、设置模型参数 21四、模型仿真21五、仿真及波形分析 22第四章实习总结22第 1 章 MATLAB 基础介绍MATLAB 是一种科学计算软件。 MA TLAB 是 Matrix Laboratory( 矩阵实验室 )的缩写， 这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的 MATLAB 主要用于解决科学和工程 的复杂数学计算问题。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式， 并且有绘图功能， 有用户自行扩展的空间， 因此特别受到用户的欢迎， 使它成为在科技界广 为使用

3、的软件，也是国内外高校教学和科学研究的常用软件。第二章 MATLAB/Simulink/Power System 工具箱简介2.1 Simulink 工具箱简介整个 Simulink 工具箱是由若干个模块组构成的。在标准的 Simulink 工具箱中，包含连 续模块组 (Continuous) 、离散模块组 (Discrete) 、函数与表模块组 (Function&Tables) 、数学运算 模块组 (Math) 、非线性模块组 (Nonlinear) 、信号与系统模块组 (Signals&Systems) 、输出模块 组(Si nks)、信号源模块组(Sources)和子系

4、统模块组(Subsystems)等。现简要介绍电力电子电 路仿真要使用的模块组和模块。 电力电子电路使用的模块组有连续模块组、 数学运算模块组、 非线性模块组、信号与系统模块组、输出模块组、信号源模块组和子系统模块组等通过选择Slover可以改变算法，对于不同的电路模块，要想得到输出的波形需要设置不同 的算法。图2 8 电力系统工具箱界面在该工具箱中有很多模块组，主要有电源、元件、电力电子、电机系统、连接器、测量、 附加、演示等模块组。双击每一个图标都可打开一个模块组。第三章电力电子电路仿真实习一单相半波可控整流电路仿真一、电路原理图单相半波可控整流电路由交流电源、晶闸管、负载以及触发电路组成

5、。 改变晶闸管的控制角（触发脉冲的延迟时间）可以调节输出直流电压和电流的大小。该电路的仿真过程可以分 为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。原理图：1.建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击 File，选择New，再在弹出菜单中选择 Model ,这时出现一个空白的仿真平台。在这个平台上可以绘制电路的仿真图标调出模型库浏览模型。2提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。组成单相半波整流电路的元器件有交流电源、 晶闸管、RLC负载。如图一所示。3将电路元器件模块按单相整流的原理图连接起来组成仿真电路。U2才图一三、设置模型参数

6、设置模型参数时保证仿真准确和顺利的重要一步。有些参数由仿真任务决定，如电压、电流等，有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模型参数可以双击模块图标，弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。在本例中，参数设置如下：1. 交流电源。电压为 220V，频率为50Hz，初始相位为0°,如图二所示。2晶闸管。晶闸管直接使用了模型的默认参数，也可以另外设置，如图三所示。3负载RLC。根据负载要求设置。如图四所示。4.晶闸管的触发电路。本实习晶闸管的触发采用简单的脉冲发生器来产生。控制角以脉冲的延迟时间来表示，如图五所示。图图三图四i/1 Source Bloc

7、k Parajnet e-r s 7 Pul se Generat orPtll s eOuilPuiL p u.1 e 3.if (t >= PhasalvaiaTll _Fuls« 15 on r (t)二 Ampii tua««1 = aTen = oP13I se type det ermines the comihuta-1 i ona 1 t eclmi aue used.Timft-basd i s 1堆礼亡尬ust wi th n vriabl« si:=elvc1 4Srnpl 5*4 i kfar 11* wi th * f i

8、ir*4 i?t cp&r within «(31 scret e po rtlqii qH a node! uslnc a varl abl e st et solver.flelp图五四、模型仿真首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation，在下拉菜单中选择Simulation parameters ,在弹出的对话框中设置的项目很多。主要有开始时间、终止时间、仿真类型等。在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点 上放置示

9、波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形。1.电阻性负载时的仿真波形。调试出：a= 0°、a= 30°（图六）、a= 90°（图七）、a= 150 °时仿真波形。20-:UU.LH0.U2U.UJQ04U. UbDlOGTilmpn图六：纯电阻负载a= 30°图七：纯电阻负载a= 90°2电阻电感负载接续流二极管时的仿真。R的值为2 Q, L的值为0.01H，在负载并接二极管，如图八所示。D bed 比如果要研究电感性负载时电路工作情况，只需重新设置负载参数。设图八调试出：1、a= 0°时电源电压、触发脉冲、负载两

10、端电压和电流波形2、a= 90°时电源电压、触发脉冲、负载两端电压和电流波形3、a= 90°时晶闸管、二极管两端电压及流过晶闸管、二极管电流波形带电阻电感负载久=0带电阻电感负载=90带电阻电感负载接续流二极管=90 °五、仿真波形分析带纯电阻负载输出电压要比带阻感负载输出电压的平均值要大，因为带阻感负载的电路中有阻感，阻感阻碍电流减小， 使电源电压过零变负的时候，仍有电流，电流的大小与电感的大小有关系。带纯电阻负载与带电感有续流二极管的输出电压的波形一样，不同的是电流的波形。实习二三相半波可控整流电路仿真 、三相半波可控整流电路原理图I1A：、建立仿真模型原理图

11、:Votjgt UfiAJKmtitZ砸gp A ircdHlMhfe n 俞 3ISiresR-C BrarchGtr trK3i2Voluge MejsirtnwnBie L4ea5Jiened：童 widkiT-yikorCI三、设置模型参数四、模型仿真 1电阻性负载时的仿真波形。调试出：a= 30°时输出电压和电流波形，流过晶闸管电流及晶闸管两端电压波形（如图所示）a= 90°时输出电压和电流波形，流过晶闸管电流及晶闸管两端电压波形（如图所示）带电阻性负载a= 30°带电阻性负载a= 90°2电阻电感负载时的仿真。调试出：a = 30°

12、时输出电压和电流波形（如图所示）a= 90°时输出电压和电流波形（如图所示）a= 60°时流过晶闸管电流及晶闸管两端电压波形（如图所示）带电阻电感负载=30带电阻电感负载=90带电阻电感负载久=60°3 电阻电感负载接续流二极管调试出：a= 0°时输出电压、电流以及晶闸管两端电压波形a = 60°时输出电压、电流以及晶闸管两端电压波形a= 120°时输出电压、电流以及晶闸管两端电压波形带电阻电感负载接续流二极管a0带电阻电感负载接续流二极管久=60 °带电阻电感负载接续流二极管a120 °五、仿真波形分析在带纯电阻

13、负载的波形中：由于是三相整流，输出电压和电流是每相输出的包络线。输出电压和电流波形相同。由于是电阻负载，所以对电流的阻碍小，没有续流的作用，所以Ud电压不可能出现负值。在阻感负载的波形中：负载为阻感负载时，由于电感的作用，对电流有续流作用。当触发角小于30度时，整流电压波形与电阻负载时相同，因为这两种负载情况下，负载电流 均连续。当触发角大于 30度时，电流不连续，输出电压出现负值。当触发角为90度时，Ud波形中正负面积相等，Ud的平均值为零。在阻感负载接续流二极管的波形中：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变。所以 Ud有负值的情况，但当加上续流二极管时，当u2过零变负时，

14、VDR导通，ud为零，所以不存在为负值的情况。但输出电流为连续的。实习三三相桥式全控整流电路仿真、三相桥式全控整流电路原理图、建立仿真模型三、设置模型参数电源电压的参数设置触发角参数设置四、模型仿真1 电阻性负载时的仿真波形。调试出：a= 0°时输出电压和电流波形a = 60°时输出电压和电流波形（如图所示）a = 90°时输出电压和电流波形（如图所示）带纯电阻负载a= 60°带纯电阻负载a= 90°2电阻电感负载时的仿真。调试出：a0°时输出电压和电流波形a = 30 °时输出电压和电流波形（如图所示）a = 90

15、6;时输出电压和电流波形（如图所示）带阻感负载a= 30°带阻感负载a= 90°五、仿真波形分析对于三相桥式全控整流电路，整流输出电压 Ud 一周期脉动6次，每次脉动的波形都一 样。在电阻负载的波形中：因为电阻负载时 id的波形与Ud的波形一致，一旦 Ud降到零， id也降至零，晶闸管关断，输出电压为零因此 Ud波形不能出现负值。 在阻感负载的波形中： 此时由于电感的作用，Ud波形会出现负的部分。实习四三相桥式有源逆变电路仿真一、三相桥式有源逆变电路原理图三相桥式有源逆变电路原理图如下：vn/vra/YT6U2 2、7丈VT4Z电 源岀給定二、建立仿真模型1.建立一个仿真模

16、型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击 File，选择New，再在弹出菜单中选择 Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。2提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击觀i图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。如下图所示:3.将电路元器件模块按三相桥式有源逆变原理图连接起来组成仿真电路。trjfop 帀上cnifiJIdEIJUnlrJ £ag *0 旦=30;自-l-JDM nsrws黑43-0=1¥bl¥A T1看£芒A elF 一J.三相桥式有源逆变电路仿真模型哒匸暫t£耳窘芒

17、列fl-=叱山七胃4UIAytrJl'Espus? 一mLJ三、设置模型参数四、模型仿真调试出：a= 90°时输出电压和电流波形a= 120。时输出电压和电流波形a = 90°时输出电压和电流波形a= 120。时输出电压和电流波形五、仿真波形分析逆变和整流的区别仅仅是控制角的不同，整流时的触发角在 090度之间，逆变状态时触发角在90180度之间。整流时的触发角与逆变的逆变角是互补的。第四章实习总结2010年6月7日，在三位老师的带领下，我们自动化 07级的全体同学一起来 到辽渔集团参加了相关的课程实习与参观。在辽渔集团我们参观了变电所、控制室、制冷室等地方。在控制

18、室里，车间师 傅为我们讲解了许多关于变压器、控制箱等有关自动化的一些设备的相关内容。在师傅的讲解过程中，我发现有许多内容都是我们在基础课程中学到过的。例如变压器的投入使用。变压器对于投资的影响很大，变压器的台数越多，会使 系统的连线变得复杂，也会耗费很多资金，对于维护工作也添加了困难。通常的 情况下，变压器只有一台投入使用，另一台会处于备用状态。当工作的变压器发 生故障或不能达到正常工作状态时，通常会将另一台投入使用与其配合使用。车间里的一个电源控制柜吸引了我们，通过对它的认识，使我们意识到了工厂对电的管理是相当严格的，特别是对强电的管理，一定要考虑到各种保护措施 车间使用的通常是高压电，因此为了人身安全，通常需要两个工作人