带电容滤波的三相不控整流MATLAB仿真.docx

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带电容滤波的三相不控整流MATLAB仿真

计算机仿真技术作业二

题目：

带电容滤波的三相不控整流桥仿真

利用simpowersystems建立三相不控整流桥的仿真模型。

输入三相电压源，线电压380V，50Hz，内阻0.001Ω。

三相二极管整流桥可用“UniversalBridge〞模块，二极管采用默认参数。

直流滤波电容3300μF，负载为电阻。

仿真时间0.3s。

注：

前三项只考虑稳态情况，第四项注重启动过程。

建立系统仿真模型如如下图:

仿真算法选择ode23tb，最大步长为1μ

理论计算:

当二极管用理想开关代替，直流侧空载时，输出直流电压与输入交流线电压的关系如下:

交流侧电流有效值:

交流侧基波电流有效值:

1、直流电压与负载电阻的关系：

分别仿真整流电路空载与负载电阻为10、1和0.1欧姆时的情况。

记录直流电压波形，根据仿真结果求出直流电压，并比拟分析其与负载的关系。

理论计算

（1）空载时直流电压Ud=537.4V，纹波电压ΔUd=0

（2）负载电阻为50Ω时直流电压Ud=V，纹波电压ΔUd=V

（3）负载电阻为10Ω时直流电压Ud=523.3V，纹波电压ΔUd

（4）负载电阻为1Ω时直流电压Ud=511.1V纹波电压ΔUd=70.9100V

（5）负载电阻为0.1Ω时直流电压Ud=493.5V纹波电压ΔUd=64.9500V

结论:

由以上仿真结果可得到如下结论:

输出直流电压的值随着负载电阻的减小而减小，输出直流电压纹波随负载电阻的增大而增大。

2、电流波形与负载的关系：

分别仿真负载电阻为50、10、1.67和0.5时的情况。

记录直流电流和a相交流电流，并分析规律。

（1）负载电阻为50Ω时，a相交流电流和直流电流波形如如下图：

（1）负载电阻为10Ω时，a相交流电流和直流电流波形如如下图：

（2）负载电阻为时，a相交流电流和直流电流波形如如下图〔临界电流连续〕

输出直流电流临界连续

Ω时，a相交流电流和直流电流波形如如下图

结论:

由以上仿真结果可得到以下结论，随着负载电阻的减小，直流侧电流Id,交流侧电流Ia逐渐增大，交流侧电流的THD随着负载电阻的增大而减小，直流侧电流有效值和交流侧电流有效值具有如下的近似关系，拟合得到的直线方程为

与理论公式一致

R（Ω）

Ia（A）

Id（A）

50

10

1032

Ω时，输出电压为Vd=512v，与理论计算接近。

Ia-Id曲线

3、平波电抗器的作用

直流侧加1mH电感。

分别仿真轻载50欧姆和重载0.5欧姆时的情况，记录直流和交流电流波形，并计算交流电流的THD。

仿真同样负载条件下，未加平波电抗器的情况，并加以比拟分析。

计算交流电流的THD

负载电阻R（Ω）

加平波电抗器L=1mH时的THD

不加平波电抗器时的THD

50

2.398%

2.398%

0.3426%

0.3437%

（1）参加平波电抗器L=1mH,负载电阻为50Ω时

不加平波电抗器,负载电阻为50Ω时

Ω时

Ω时

分析：

由上述仿真结果和计算结果可得，参加平波电抗器之后，输出直流电流纹波更小，交流侧电流的THD更小。

4、抑制充电电流的方法

观察前述仿真中，启动时的直流电流大小，分析原因，提出解决方法并进展仿真验证。

须知事项：

（1）观察可知，启动时直流电流瞬间由零增加到一个值，最终稳定，如如下图所示

原因:

没有在交流侧加一个缓冲电路导致，启动电流变化过大。

解决的方法是在交流侧串入电阻，在启动后，再将其短路。

（2）建立仿真模型如如下图所示

仿真输出电流波形如如下图

交流侧电流Ia和直流输出电流冲激明显减小

在使用simpowersystems模块后必须使用PowerGUI