单相全波可控整流电路仿真设计.docx

单相全波可控整流电路仿真设计.docx

《单相全波可控整流电路仿真设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单相全波可控整流电路仿真设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单相全波可控整流电路仿真设计

摘要I

AbstactII

第一章绪论1

2.3设置模型参数6

3.4仿真参数设置11

3.5仿真波形图12

4.2.1建立仿真模型17

4.4电路的仿真分析24

致谢28

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

Powerelectronictechnologyisabirthanddevelopmentinthenewtechnologyofthe20thcentury,inthe21stcenturywillremainatthespeedofrapiddevelopment.Withthecomputerasthecoreinformationsciencewillbeoneofthescienceandtechnologyplayaleadingroleinthe21stcentury.ThisdesignisbasedontheMATLABsystemsimulationdesign,respectivelyforsingle-phasehalf-wavecontrolledrectifiercircuitdesign;Single-phasefullwavecontrolledrectifiercircuitdesign;Three-phasebridgetypeallcontrolrectifiercircuitdesign.MATLABistheabbreviationofMatrixLaboratory,itwasbasedonthelinearalgebrapackageLINPACKandEISPACKeigenvaluecomputingpackageofsubroutinesdevelopedakindofopennessonthebasisofprogramminglanguage.Intheearly1980s,CleveMolerandJohnLittlerewrotetheMATLABkernelusingClanguage,theysoonsetupsoftwaredevelopmentcompany,andtheMATLABofficiallyintothemarket,nowhasbecomeaninternationalrecognitionofMATLABoptimizationtechnologyapplicationsoftware.

Keywords:

MATLABsystemsimulation;Controlledrectifiercircuit;Bridgetypeallcontroltherectifiercircuit

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6．0版，现在MATLAB6.5、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MicrosoftWindows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MATLAB4．0／SIMULINK1．0版到2001年的MATLAB6．1／SIMULINK4．1版，2002年即推出了MATLAB6．5／SIMULINK5．0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。

第二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2-6

图2-6电源参数

晶闸管参数，如图2-7

图2-7

2.3仿真与波形图分析

设置触发脉冲α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2-8α=30°单相半波可控整流电路（阻—感性负载）波形图

图2-9α=60°单相半波可控整流电路波形图

图2-10α=90°单相半波可控整流电路波形图

图2-11α=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载及其波形

（1）工作原理

在u2正半周期，触发角 α 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2e）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ωt＝π＋α 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，如此循环下去。

（2）ud波形如图2（d）所示，其平均值为:

当α=0时，Ud0=0.9U2。

α=90o时，Ud=0。

α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2i）所示，晶闸管承受的最大正反向电压均为

。

晶闸管导通角θ与α无关，均为180o，其电流波形如图2b）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α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3-4

b自耦变压器参数

图3-5

cIGBT管参数：

ResistanceRon:

0.01

Inductancelon:

Forwardvoltagevf:

1

Current10%falltimeTf:

CurrenttailtimeTt:

Initialcurrentic:

0

Snubberresistancers:

Snubbercapacitancecs:

inf

d电阻参数

R=1L=0C=inf

e脉冲参数设定：

脉冲类型为timebased，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

starttime:

0.0stoptime:

0.04maxstepsize:

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4-5

4.4电路的仿真分析

一、波形分析

图4-14a=0°时晶闸管三相桥式整流变量输出波形

图4-15a=30°时晶闸管三相桥式整流变量输出波形

图4-16a=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