电力电子技术实习金星.docx
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电力电子技术实习金星
《电力电子技术课程实习》
学生姓名：
金星
指导教师：
丁丽娜祝开艳（1班）孟威马占军（2班）王魏黄璐（3班）
学号：
1205130323
专业名称：
自动化12-3
所在学院：
信息工程学院
时间：
2015年6月15～21日
目录：
1.实习简介················································2
（1）Matlab的介绍····························································2
2.实习内容················································2
实习一三相半波可控整流电路仿真····································2
（1）电阻性负载时的仿真波形···················································3
（2）电阻电感负载时的仿真·····················································4
（3）电阻电感负载接续流二极管·················································6
实习二三相桥式全控整流电路仿真···································8
（1）电阻性负载时的仿真波形···················································8
（2）电阻电感负载时的仿真····················································10
实习三三相桥式有源逆变电路仿真··································13
2.实习总结··············································15
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
1.实习简介
（1）matlab介绍
MATLAB是一种科学计算软件。
MATLAB是MatrixLaboratory（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的软件，也是国内外高校教学和科学研究的常用软件。
2.实习内容
实习一三相半波可控整流电路仿真
一、三相半波可控整流电路原理图
三相半波可控整流电路原理图如图所示。
二、建立仿真模型
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
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。
3．将电路元器件模块按三相半波可控整流电路原理图连接起来组成仿真电路。
三、设置模型参数
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
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。
（1）电阻性负载时的仿真波形。
调试出：
α＝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
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
α＝90°时输出电压和电流波形，α＝90°时流过晶闸管电流及晶闸管两端电压波形
（2）电阻电感负载时的仿真
调试出：
α＝30°时输出电压和电流波形
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
α＝60°时流过晶闸管电流及晶闸管两端电压波形
α＝90°时输出电压和电流波形
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
（3）电阻电感负载接续流二极管
调试出：
α＝0°时输出电压、电流以及晶闸管两端电压波形
α＝60°时输出电压、电流以及晶闸管两端电压波形
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
α＝120°时输出电压、电流以及晶闸管两端电压波形
五、仿真波形分析
将得到的波形进行理论分析，得出结论。
（1）电阻性负载特性
a=0时的工作原理分析：
晶闸管的电压波形，由3段组成：
第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0
第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压。
第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac，为另一段线电压。
a=30时的波形
负载电流处于连续和断续之间的临界状态，各相仍导电120。
a>30的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120。
大连海洋大学实习（训）报告纸
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（2）阻-感性负载特性
a≤30时，整流电压波形与电阻负载时相同。
a>30时，u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断，因此ud波形中会出现负的部分。
id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线。
阻感负载时的移相范围为90。
实习二三相桥式全控整流电路仿真
一、三相桥式全控整流电路原理图
三相桥式全控整流电路原理图如图所示。
二、建立仿真模型
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
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。
3．将电路元器件模块按三相桥式全控整流电路原理图连接起来组成仿真电路。
三、设置模型参数
双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。
仿真参数的设置与前相同。
（1）电阻性负载时的仿真波形
大连海洋大学实习（训）报告纸
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专业班级:
姓名:
学号:
调试出：
α＝0°时输出电压和电流波形
大连海洋大学实习（训）报告纸
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姓名:
学号:
α＝60°时输出电压和电流波形
α＝90°时输出电压和电流波形
（2）电阻电感负载时的仿真
大连海洋大学实习（训）报告纸
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姓名:
学号:
调试出：
α＝0°时输出电压和电流波形
大连海洋大学实习（训）报告纸
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专业班级:
姓名:
学号:
α＝30°时输出电压和电流波形
α＝90°时输出电压和电流波形
五、仿真波形分析
将得到的波形进行理论分析，得出结论。
（1）电阻性负载特性
当a≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续
a>60时，ud波形每600中有一段为零。
一旦ud降为零，id也降为零，流过晶闸管的电流即降为零，晶闸管关断，输出整流电压ud为零，波形ud不能出现负值。
大连海洋大学实习（训）报告纸
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学号:
带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120
（2）阻-感性负载特性
当a≤60时，ud波形均连续，电路的工作情况与带电阻负载十分相似。
阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流id的波形可近似为一条水平线。
a>60时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。
电阻负载时，ud波形不会出现负的部分，阻感负载时，ud波形会出现负的部分。
带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90
实习三三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图所示。
二、建立仿真模型
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
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。
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。
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
三、设置模型参数
双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。
仿真参数的设置与前相同。
四、模型仿真
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。
调试出：
α＝90°时输出电压和电流波形
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学号:
α＝120°时输出电压和电流波形
五、仿真波形分析
将得到的波形进行理论分析，得出结论。
通过以上的仿真过程分析,可以得到下列结论:
⑴有源逆变电路实质上是整流电路工作于移相控制角α>π/2,且存在一个极性与晶闸管导通方向一致的反电动势时的特殊情况。
本文利用Simulink对三相半波有源逆变电路的仿真结果进行了详细分析,与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较,进一步验证了仿真结果的正确性。
⑵采用Matlab/Simulink对三相半波或三相桥式全控有源逆变电路进行仿真分析,避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程,得到了一种较为直观、快捷分析有源逆变电路的新方法。
同时,该电路模型也适用于整流电路的仿真,只需改变负载参数及移相控制角范围就可实现,因此实用性较强。
⑶应用Matlab/Simulink进行仿真,在仿真过程中可以灵活改变仿真参数,并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化。
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0~90度之间，逆变状态时触发角在90~180度之间。
整流时的触发角与逆变的逆变角是互补的。
2.实习总结
大连海洋大学实习（训）报告纸
学院:
专业班级:
姓名:
学号:
通过仿真和分析，可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角α和负载特性的影响，文中应用Matlab的可视化仿真工具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常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
采用Matlab／Simulink对三相桥式全控整流电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。
应用Matlab／Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。
应用Matlab对整流电路故障仿真研究时，可以判断出不同桥臂晶闸管发生故障时产生的波形现象，为分析三相桥式整流电路打下较好的基础，是一种值得进一步应用推广的功能强大的仿真软件，同进也是电力电子技术实验较好辅助工具。
从本文上述系统仿真结果波形可以看出，利用SIMULINK对系统建模及仿真的结果（波形）具有真实性和极高的可信度。
利用该方法还能对非常复杂的电路、电力电子变流系统、电力拖动自动控制系统进行建模仿真。
系统的建模和实际系统的设计过程非常的相似，用户不用进行编程，也无需推导电路、系统的数学模型，就可以很快得到系统的仿真结果。
通过对仿真结果分析就可以将系统结构进行改进或将有关参数进行修改使系统达到要求的结果和性能，这样就大大加快了系统的分析或设计过程。
本文还反映出利用Matlab提供的电力系统工具箱，可以方便、快捷地对所研究的电力电子电路进行各种暂态和稳态仿真。
这对于电路工作状态分析和电路设计指导都有很大帮助,尤其是Simulink在复杂的具有各种控制策略的电力电子系统方面有很大潜力。
仿真结果的可靠性主要取决于系统Matlab模型的正确程度,但Simulink不能直接解决具有不同电路初始状态的仿真问题。
随着仿真技术在电力科学研究中的普及和发展,使用基于图形界面仿真建模方式的仿真软件Matlab适用范围极广,几乎可用于所有工程领域的仿真。
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