电力电子的matlab仿真实验指导书

“电力电子”仿真试验指导书MATLABsimulinkSimulinkMATLAB学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。Simulink供给的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创立模型。sourcessinksDiscretemathNonlinearcontinuous、Sources、Signals&SystemPowerSystemBlockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进展仿真scope析结果。这些典型电路包括：单相半波可控整流电路〔阻性负载和阻感负载〕单相全控桥式整流电路〔阻性负载和阻感负载〕三相全控桥式整流电路〔双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载〕降压斩波电路、升压斩波电路三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。一、matlab、simulink多数学生在做这个试验是时候可能是第一次使用matlabsimulink〔编写试验指导书时matlab可能会略有不同。0-1matlab-1-0-1matlab左上方快捷键就可以进CommandWindowsimulinkLaunchPadsimulinkLibraryBrowsersimulink〕0-2+0-2simulink建空白的模块编辑窗口File>New>Model(Ctrl+n),就可以建〔只需将所选模块库中的模块拖入模块编辑StartSimulation对模块的根本操作调整模块大小单击一个角上的小方块，并按住鼠标，拖拽鼠标。此时的鼠标指针转变了外形，框的大小显示。-2-旋转模块假设要对模块进展旋转操作，可以先选中模块，然后选择菜单命令[Format>Rotateblock]，模块将按顺时针方向旋转90度；选择[Format>Flip180模块的内部复制Ctrl放开鼠标键，则模块就完成了内部复制。删除模块删除模块有三种方法：选中模块然后按下Delete键；选中模块然后选择[Edit>Clear]命令；cut去并保存到剪贴板中。电力电子仿真试验常用模块库简介模块库中。输出池模块〔sinks〕此模块库包括仿真结果的各种输出方法如直接显示、要是使用这个模块库中的示波器来显示试验结果。对于sources模块库试验主要是使用其中脉冲发生器等模块。解器。电气系统模块〔PowerSystemBlocksetSimulinkMATLAB力电子系统仿真格外的便利、快捷和准确。二、承受Simulink仿真方法及步骤在建的模块编辑窗口中空白处点击右键，选择SimulinkParametersSimulinkSimulinkParameters0-3-3-0-3仿真参数设置对话框数关的一些选项。okStartSimulation留意：开头仿真前模型窗口必需处于激活状态。选择StopSimulation可终止仿真。-4-试验一：晶闸管单相半波、全控桥式整流电路虚拟仿真一、试验目的：学会使用运行于matlabsimulink电路的仿真。通过试验进一步生疏晶闸管的特性。把握单相半波、全控桥式整流电路的工作原理。观看试验波形，验证明验结果。二、预习内容：SourcesPowersystemblockset。〔阻性负载和阻感负载路中的各种电压电流波形。〔阻性负载和阻感负载析电路中的各种波形。二、试验内容：1、根本参数与设置进入建的模块编辑窗口的SimulinkParameters对话框如图1-11-1SimulinkParameters-5-〔50Hzstart=0stoptime=0.09Type中的ode45[Dormand-prince]ode15s[stiff/NDF]，其他参数不变。2、模块根本参数设置块就会消灭BlockParameters对话框，在这里可修改模块的一些根本参数。例如：在半波整流电路中使用的晶闸管〔在阻感负载的时候需使用DetailedThyristor〕双击该晶闸管模块就会消灭其参数对话框，将其中参数改为图1-2中所示的数值：1-2修改模块的一些根本参数g3、触发脉冲产生模块的参数设置simulinkSourcesPulseGenerator。参1-3Amplirude；Period；PulseWidthDelay6060/360〕*〔1/50〕秒〔1/50。-6-1-34、示波器的使用。将其拖入模块编辑窗口，双击该模块，1-4加〔一般默认的输入端口只有一个。1-4Sinks1-5Numberofaxesok1-6〔5〕-7-1-5示波器参数设定窗口1-6仿真的波形会在示波器上显示。假设只能看到局部仿真波形，点击。

图标，即可5、MuxDemux〔Mux和Demux均在simulink下的Signals&Systems〕Mu〔矢量合成单元〕试验中的主要作用是，将不同的波形输入与MuxMux入的波形，便利波形的比较。Demu〔矢量分解单元〕Muxm端所输出晶闸管上所加电压波形和通过晶闸管的电流波形分开显示。-8-6、例：使用matlab〔阻性负载〕所搭建的主电1-7图1-7 用matlab仿真单相半控桥式整流电路〔阻性负载〕搭建的主电路和测量电路7、负载的选择试验要求使用阻性负载或阻感负载。Simulink中的负载在PowerSystemBlocksetElementsSeriesRLCLoad将其拖入模块编辑窗口，双1-8图1-8 修改P，QL，QC设定负载的R，L，C值或阻感负载。-9-8、整流电路仿真单相半波整流〔要求分别搭建阻性负载和阻感负载电路〕流电路。(要求分别搭建阻性负载，和阻感负载电路)晶闸管使用DetailedThyristor依据前文所述设置仿真的起始和终止时间，及各个模块的参数。选定沟通电源模块〔PowerSystemBlocksetElectricalSources模块库中〕并设定沟通电源模块的峰值，频率，相角和延迟时间〔一般将相角和延迟时间均设为零。依据沟通电源的频率设定触发模块的频率、幅值和触发角。触发方波可SimulinkSourcesPulseGenerator〔延迟时间与触发角有关，可参考前面试验3〕要求在示波器上显示波形：整流前电压波形、触发方波波形。d.晶闸管上所加电压波形。e.负载上的电流波形。做便利波形的比较，可以加深对电路功能的理解。maxa—e量波形。单相全控桥式整流电路〔要求分别搭建阻性负载和阻感负载电路〕控桥式整流电路的具体构造从模块库中选择相应的模块搭建仿真整流电路。(要求分别搭建阻性负载，和阻感负载电路 )晶闸管使用Thyristor参数的设置如图1-9所示：设置仿真的起始和终止时间，及各个模块的参数。间〔一般将相角和延迟时间均设为零。〔3，桥式整流电路需要两个脉冲产生器，分别用来触发1-10-1-9晶闸管使用Thyristor要求在示波器上显示波形：c.整流前电压波形；1、4d.整流前电压波形；2、3f.整流前电压波形；整流后负载电压波形。注：同组的两个波形的必需用矢量合成器放在同一个示波器窗口三、留意事项：1、试验前应扫瞄Sinks、Sources、Signals&System和PowerSystemBlockset信号线都是有方向的，因此在连接电路时假设需将同向的信号线相连，可使用connectorsLconnectorTconnector信号线方向连接电路。依据要求认真设置各模块的参数。-11-3、触发脉冲参数的设置应与电源的参数相对应。R，L，Q四、争论思考题：什么？2、与单相半波整流相比单相全控桥式整流电路的优点和缺点是什么？-12-试验二：晶闸管三相全控桥式整流电路虚拟仿真一、试验目的：学会使用simulink中的模块进展三相半控、全控桥式整流电路的仿真。simulink生疏晶闸管的特性，把握三相全控桥式整流电路的工作原理。〕二、预习内容：〔双窄脉冲触发、阻性负载和阻感负载〕的电路图和工作原理，触发电路的触发波形，分析电路中的各种波形。三、试验内容：simulink出的子模块封装呈长用模块，以备后用。块，以及一个双窄脉冲触发子模块。电压表子模块的构造首先使用一般电压表组成三相电源相电压与线电压的测量电路，如图2-1所示：2-1用一般电压表组成三相电源相电压与线电压的测量电路-13-〔也就是图2-1所示的电路Edit窗口中的Create2-22-2封装好的三相电源相电压与线电压的测量子模块出了三相电源的相电压和线电压的测量子模块。双窄脉冲触发子模块的建立和封装习惯上期望三相全控桥的六个晶闸管触发的挨次是VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6，因此，晶闸管按如下图编号。2-3晶闸管全控桥联接图2-3VT1、VT3VT5120VT4、VT6VT2120VT1VT4、VT3VT6、VT5VT2180-14-两个晶闸管同时加上触发脉冲。60〔一般取80—100，称为宽脉冲触发；另一种是在触发某一只晶闸管的同时给前一60为双窄脉冲触发。如图2-4所示，将两个与沟通电源频率一样的的两个相角差为60度的触发脉冲信号相或就可以得到相角间隔为60度的双窄触发脉冲。2-4602-5构造：2-5三相桥式全控整流电路的双窄脉冲触发电路模块generatorPulse:Amplitude=a(V),Period=1/f(s),PulseWidth=2%,Phasedelay=(alpha+30)/(360*f);Pulse1:Amplitude=a(V),Period=1/f(s),PulseWidth=2%,Phasedelay=(alpha+30+60)/(360*f).-15-Pulse2:Amplitude=a(V),Period=1/f(s),PulseWidth=2%,Phasedelay=(alpha+30+60*2)/(360*f).Pulse3:Amplitude=a(V),Period=1/f(s),PulseWidth=2%,Phasedelay=(alpha+30+60*3)/(360*f);Pulse4:Amplitude=a(V),Period=1/f(s),PulseWidth=2%,Phasedelay=(alpha+30+60*4)/(360*f).Pulse5:Amplitude=a(V),Period=1/f(s),PulseWidth=2%,Phasedelay=(alpha+30+60*5)/(360*f).，aalpha〔左键单击〕已经创立的子模块，在选EditEditMask菜单项〔或者直接用鼠标右键点击所创立的子模块选择EditMas2-6Initialization标签，翻开的窗口。2-6Addf，a，alpha“Controltype”editPrompt2-7a，f。alpha[触发角〔度〕]。-16-2-7添加幅值变量af2-82-8对触发脉冲进展设置的对话框Lookundermask三相电源修改每个沟通电源模块的参数，Peakamplitude〔V：均为311；Phase〔deg1200，-120，120；Frequency〔Hz：50Sampletime0。Selector-17-用于触发晶闸管。在此使用Selector从六个触发脉冲中分别选出触发共阴极组和触发共阳极组晶闸管的触发脉冲。〔Selector模块在simulink中的Signals&Systems〕生子模块所述出的脉冲进展选择和排序。其参数设置如下：对于共阴极组：SelectorDemaxElementsDemax的晶闸管。三相桥式全控整流电路仿真〔阻性负载〕Thyristor块，并应用于整流电路。〔参见试验一〕选定自己所需的沟通频率〔一般选50Hz2依据要求设定封装好的脉冲产生子模块的频率、幅值和触发角。要求在示波器上显示波形：c.共阳极组的触发方波波形。e.负载上的电压波形。-18-f.负载上的电流波形。将4中的阻性负载换为阻感负载观看波形的变化与4的结果有何不同分析缘由。四、留意事项：1：由Selector输出经Demax分解后的各触发脉冲应与相应的晶闸管对应。五、争论思考题：1：阻性负载和阻感负载时整流后波形由何不同？对波形进展分析。2：用宽脉冲代替双窄脉冲触发晶闸管，如何实现？-19-试验三：斩波电路虚拟仿真试验一、试验目的：学会使用simulink中的各种模块进展升压斩波电路和降压斩波电路的仿真。通过试验了解门极可关断晶闸管GTO的特性，把握斩波电路原理。二、预习内容：波形，分析出电路中的结果波形。〔GTO〕的特性。三、试验内容：电力电子技术中的斩波器，就是利用晶闸管和紫关断器件来实现通断掌握，均值，亦称直流—直流变换器。〔GTO来实现通断掌握〔GTOPowerSystemBlocksetPowerElectronics〕GTO门极自关断晶闸管(GTO)是一个可以通过门极信号掌握导通和关断的半导体GTOGTO关断。60%，并将正向脉冲和负向脉冲封装在一起，其电路图如下：(电路中所使用的 模块为Sum模块在simulink下的Math模块库中，将输入叠加)PulsePulse1Pulse：Amplitude=a；Period=1/50；PulseWidth=t1/3.60Phasedelay=〔alpha〕/(360*50).Pulse1：Amplitude=a；Period=1/50；PulseWidth=t1/3.60；Phasedelay=〔alpha+t1〕/(360*50).将入图所示电路建立成子模块，并封装。其中a为幅值，alpha为starttime〔度/360，t1GTO-20-封装参数如以下图：t1=240。降压斩波降压斩波电路图如下〔未画出测量元件测量电路：真整流电路。晶闸管使用门极可关晶闸管〔GTO，GTO〔Diode〕参数设置使用默认设置〔两个模块均在PowerSystemBlockset下的PowerElectronics。GTOa;starttime;t1。并应用于降压斩波电路。〔参见试验一〕要求在示波器上显示波形：b.负载上的电流波形。c.GTOd.GTO３.升压斩波-21-升压斩波电路图如下：真整流电路。晶闸管使用门极可关晶闸管〔GTO，GTO〔Diode〕参数设置使用默认设置。GTOa;starttime;t1。并应用于升压斩波电路。〔参见试验一〕要求在示波器上显示波形：〔R〕上的电压波形。b.负载上的电流波形。c.GTOd.GTO四、留意事项：五、争论思考题：1、升压斩波和降压斩波又何异同之处？2、斩波电路中二极管的作用？3、Ud-22-试验四：有源逆变电路虚拟仿真试验一、试验目的：逆变电路的仿真。通过试验把握逆变电路原理。二、预习内容：路所需的触发波形，分析出电路中的结果波形。三、试验内容：1.三相半波逆变触发电路子模块的建立和封装由于半波电路使用了三个晶闸管，因此触发电路子模块需要由三个PulseGenerator每个脉冲产生模块的设置如下：PulseAmplitude=aPeriod=1/50PulseWidth=5Phasedelay〔180-b+30〕/(360*50).Pulse1:Amplitude=a；Period=1/50；PulseWidth=5；Phasedelay=〔180-b+30+120〕/〔360*50〕.Pulse2:Amplitude=a；Period=1/50；PulseWidth=5；Phasedelay=〔180-b+30+240〕/〔360*50).对此电路进展封装〔2：参数如以下图-23-a，ba，ba=1〔v；b=60〔度。三相电源的建立，及相电压的测量参考试验2。逆变电路中的反电势300VBusBarBlocksetConnectors于连接电路，它可设定输入和输出的个数到达连通电路的目的。试验步骤ThyristorC:〔参见试验一〕D：C=0〔infR，LE:要求在示波器上显示波形：整流前三相电压的相电压波形。Udc.触发方波波形。d.负载电流波形。〔三个晶闸管人选一个。注：上边每一组的波形要求显示在同一示波器窗口。相桥式全控逆变电路〔1〕22冲电路一样。其参数设置如下:Pulse:Amplitude=a；Period