1、计算机仿真作业2计算机仿真技术实验报告实验2 带电容滤波的三相不控整流桥仿真班级:学号:姓名: 指导教师:任课教师: 实验日期: 一、 实验目的1. 通过改变仿真中整流桥负载大小,观察输出电压变化效果;2. 通过改变仿真中负载的大小,观察比较直流侧电流和A相电流波形;3. 通过有电抗器组和无电抗器的组的电流波形对比以及THD值的不同,得到电抗器的作用;4. 对比交流侧有无电阻,比较直流电流波形,从而得到抑制充电电流的方法。二、 实验内容利用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0.001欧姆。三相二极管整流桥可用“Univer
2、sal Bridge”模块,二极管采用默认参数。直流滤波电容3300F,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。1、直流电压与负载电阻的关系:分别仿真整流电路空载及负载电阻为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,并比较分析其与负载的关系。 2、电流波形与负载的关系:分别仿真负载电阻为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。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
3、况,并加以比较分析。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,提出解决方法并进行仿真验证。三、 实验步骤由于电力电子系统属于刚性系统,所以设置如下:1、 直流电压与负载电阻的关系:根据实验要求搭建原理图如下:分别仿真整流电路空载及负载电阻为10、1和0.1欧姆时的情况,记录电压波形。2、 电流波形与负载的关系: 根据实验要求搭建原理图如下:分别仿真负载电阻为10、1.67和0.5时的情况,记录直流电流和A相交流电流。3、平波电抗器的作用按照实验要求,分别搭建包含1mH电感和不含电感的系统如下:包含电感:不含电感:分别仿真轻载50欧姆和重载0.5欧姆时的情况,记录直流
4、和交流电流波形,并计算交流电流的THD。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,发现存在很大冲激,需要在直流侧加电阻来减小冲激。如下图:加电阻前:加电阻后: 四、 实验截图及分析1、直流电压与负载电阻的关系:空载时(R=inf时):电压波形如下:R=10时:电压波形如下:R=1时:电压波形如下:R=0.1时:电压波形如下:对比分析:电压平均值(V)纹波大小(V)空载537.4约为0R=1052335R=1509.760R=0.1492.267从上表可以得到:随着R的减小,输出平均电压值减小,纹波电压增大。2、电流波形与负载的关系:R=10时:电流波形:R=1.67时:电流波
5、形:R=0.5时:电流波形:对比分析:直流电压平均值(A)A相电流平均值(A)电流波形特点R=1052.34-9.932断续R=1.67306.6-44.62临界R=0.51018-115.4连续 可以得知: 随着R的减小,输出直流电压增大,直流波形由断续逐渐变为连续,交流侧起伏增大,逐渐接近正弦,纹波增大。3、平波电抗器的作用R=50,L=100mH时:电流波形:R=50,无L时:电流波形:R=0.5,L=100mH时:电流波形:局部放大;R=0.5,无L时:电流波形:对比分析:直流侧电流平均值(A)A相电流平均值(A)A相电流的THD(谐波畸变系数)R=50,L=100mH10.36-0.
6、2430.8704R=50,无L10.67-2.1232.446R=0.5,L=100mH1017-100.70.3057R=0.5,无L1017-115.50.345 由波形和上表可知: 在负载相同时,加入平波电抗器可以使直流侧电流波形更平稳,减小交流侧电流的振荡,从而减小了交流侧的波形畸变系数THD。 4、抑制充电电流的方法串电阻前:直流电流波形:串电阻后:直流电流波形:对比分析:串电阻前:电流波形存在一个较大的冲激,充电电流较大。串电阻后:加入电阻后,可以看出电流波形中的冲激明显下降。所以,为了抑制充电电流,可以用开关控制使得刚启动时串上电阻,而在躲开冲激后,切断电阻,继续运行。五、 实验体会 经过了本次实验,加深了对于simpowersystems的理解,掌握了其中大部分元件的用法,在实验中锻炼了自己的能力,验证了电力电子的课程内容,强化了对知识的掌握。
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