電力電子實驗講義

1、電力電子實驗講義實驗一熟悉Matlab仿真集成工具(2學時)一. 實驗目的1. 熟悉Matlab的仿真集成工具 Simulink和電力仿真系統(tǒng)simpowersystem 的功能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結使用技巧和方法，提高使用水 平；2. 熟悉Simpowersystem的功能模塊，靈活運用。二. 實驗要求1. 熟悉Matlab的仿真集成工具Simulink的使用方法；2. 熟悉電力仿真系統(tǒng)(simpowersystem)的各個模塊模型庫；3. 熟悉電力電子器件模型；4. 熟悉變壓器和電動機模型。三. 實驗內(nèi)容及步驟1. 熟悉新建空白設計區(qū)的方法； 在MATLAB旨令窗口輸入“

2、c”后按回車鍵； 在MATLAB旨令窗口選擇菜單命令 File/New/Modle ； 按工具欄中的“ Simulink ”按鈕。以上三種方法均可進入 Simulink Browser，然后再按工具欄中的“空白” 按鈕即可。2. 熟悉 Simulink Browser 中的子 目錄和 simpowersystem Blockset ；3. 熟悉 Electrical Sources、Elements、Machines、Power Electronics 、 Connectors、Measurements、Extra Library 中的功能模塊；4. 熟悉 Simulink 窗口的主菜單 Fi

3、le、Edit、View、Simulation、Format Tools ；5. 熟悉Simulink窗口的工具欄；6. 電力電子波形圖的繪制。單相半波不控整流電路，已知交流電源電壓 220V，負載電阻為2歐姆。畫 出交流電源電壓、整流輸出電壓和電流的波形。圖1-1 單相半波MATLAB 命令窗口鍵入命令如下:1 V=220;%交流電壓有效值2R=2;%電阻值3dth=pi/360;%導通角增量4th=0:dth:2*pi;%周期中導通角5vs=V*sqrt(2)*sin(th);%交流電壓6ud=vs.*(vs=0);%整流輸出電壓7id=ud/R;%整流輸出電流8plot(th,vs),h

4、old Current plot held%畫交流電壓波形9plot(th,ud,th,id)%畫整流電壓電流波形7.模型文件命名并存盤四分析實驗結果17實驗二單相橋式全控整流電路仿真（2學時）一. 實驗目的1. 熟悉Matlab的仿真集成工具 Simulink和電力系統(tǒng)SimPowerSystems的功 能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結使用技巧和方法，提高使用水平；2. 熟悉單相橋式全控整流原理電路；2. 熟悉SimPowerSystems的功能模塊，靈活運用，舉一反三練習。二. 實驗要求1. 熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具 SimPowerSystems的使用方法；2. 獨

5、立建立仿真模型；3. 進行參數(shù)設置；4. 獨立完成仿真實驗內(nèi)容。三. 實驗內(nèi)容及步驟1. 電阻性負載時的仿真波形；R 二 2門，：=30，: =60仿真時間設0.06s,仿真算法選ode15s,啟動仿真。觀察負載電阻兩端的電壓波形和電流波形；觀察晶閘管的電流波形和電壓波形。本例中晶閘管的觸發(fā)采用簡單的脈沖觸發(fā)器2. 感性負載時的仿真波形；R= 2 , L =0.01H , ： =30，: =60仿真時間設0.06s,仿真算法選ode15s,啟動仿真 觀察負載電阻兩端的電壓波形和電流波形； 觀察晶閘管的電流波形和電壓波形。3. 電源電壓220V,工頻50Hz。模型文件命名并存盤4. 所需模型元件

6、的提取路徑：SimPowerSystems / Electrical sources/AC voltage sourceSimPowerSystems /power electro nics/thyristorSimPowerSystems /eleme nts/series RLC branchSimPowerSystems /conn ectors/T conn ectorSimPowerSystems /conn ectors/neutral(output)SimPowerSystems/ Measurements/ MultimeterSimuli nk/sources/pulse g

7、en eratorSimuli nk/si nks/scopeSimuli nk/sig nal rout in g/demux參數(shù)修改：觸發(fā)角:=30時的參數(shù)修改磺 Inttrprtt vector purmtttrs ts lDPar ame ter觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖Phase delay (相位延遲)換算公式：360其中表示相位延遲時間，T代表電源電壓時間周期。:=60時的仿真只需修改兩個觸發(fā)脈沖的Phase delay(secs)相。其中觸發(fā)脈沖一超前觸發(fā)脈沖二180 Fe：=k ifiplitEde W)： 恤J 4% Cl 3iK (Ohns):q|F應* (dig):JIndue

8、lance L QO：PFrequency Ok):0Sgrrpl電 tine*Cfptciiioce C)：infpN eisurtn 孤訂 |jy4lt 雪盲”lleisnrClients ruicb voltf ud currentT交流電壓源RLC串聯(lián)回路其他參數(shù)修改較為容易不再敘述 仿真參數(shù)修改：-J Sjpu at innrertifierlEDSolver | Wqrkfpacg I/O | Diagnostics-1 AdvancedSimulation dime5tai bmer | 0.0Stop (me: | U06Solvcf aptiariFSTjiipe: |Var

9、table-$l：ep TM sk sep 矯2日：| autoMb step size: | auto Inrtial gtGp size. | autoRelative Idhrarce:Absolute lol er arcs:Makimunordta.QutpiJt optionI Reline ouiput切Ref he lactor 11OK I Cancel Help四分析實驗結果畫出單相橋式整流電路的電路原理圖，并分析其工作原理實驗三 三相橋式全控整流的電路仿真（2學時）一. 實驗目的1. 熟悉Matlab的仿真集成工具 Simulink和電力系統(tǒng)SimPowerSystems

10、的功 能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結使用技巧和方法，提高使用水平；2. 熟悉三相橋式全控整流電路的工作原理。4.熟悉matlab中的三相橋仿真模塊的參數(shù)修改。3. 熟悉SimPowerSystems的功能模塊，靈活運用，舉一反三練習。二. 實驗要求1. 熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具 SimPowerSystems的使用方法；2. 根據(jù)實際電路建立仿真模型；3. 進行參數(shù)設置；4. 獨立完成仿真實驗內(nèi)容。三. 實驗內(nèi)容及步驟(一)新用到的元件提取路徑：SimPowerSystems/Elemen ts/Three-phase Tra nsformer (Two Windin

11、gs) SimPowerSystems/Extra Library/Measureme nts /Three-Phase V-I Measureme nt SimPowerSystemss / Extra Library/Three-Phase Library /6 pulse thyristorbridgeSimPowerSystemss / Extra Library/ Measurements/ RMS SimPowerSystems/Extra Library/C on trol Blocks /Syn chr oni zed 6-Pulse Gen erator Simulink/

12、Sources/ Con sta ntSimPowerSystems/ Measurements/ Voltage MeasurementSimPowerSystems /connectors /Ground( output )其他元件的提取路徑在上一次實驗講義中已經(jīng)介紹過了，這里不在重復。將這些元件按照如下的圖進行連接：Crkdjn-tl口（二）參數(shù)的修改：Faraneterspowr end friqusucy 【Fn(VA) fn (Hz)】 | 50SOJTindi mg 1 (ABC) coiuiection :Tindin4 tipplifid f. Imjrat | QFst)m

13、il th KTHchroFiizMbOJi sigali al i卻ud 2 E*l).Uxa ? lokiniddr n&.xk to 曜b. dssgTiplian g*f tht pulx piltern.-Farsneters；Tkb5 bleek implaTients -=l three-level bridge ef sele亡 farefid.-ctmftl4ted p&wtr tltclrdn cs devi亡Series RE snubbtr eireiiiwr 亡廿皿誠電Wd in jurillrl with wah EviIch dtvict.Parainetrttf

14、wibr f br i urn?:Fort crafi(ur*tio |aBC tt output UrnimtlsSnubber resistan匚皀 Ke 0張呂)Snubbsr cspacitanc* Ce (IJ切色 |3-l(ivl三|Internal resistance Ron (Ohns)iTJorward voltages Devilc& Vf(V)丿 Diode VfdlV) r 1 i iNeasuremein t生Cancel加Ip血p】yOKCaricelM厶 wr po ee etsra reae Rn ISD i5c3Three-L evel Bridge 參 數(shù)

15、設置參購日 Liiuar Transfcrnar 1巴1 紅ninals Gask” ink) 7Ki 5 block LTiplsnaits thrfts SLngls-flase l(TKiiu3：ig truifmitrf . All viudinf tnimls m ucmiUt.Paranetert.thist Tiiti. poYsrtyn) FrEqnan叨(Hr) f IODO 50 ：|lindin$ J 泌UQwlt嘗Ru) 1 馳)】:：24C 0.D02 O.Ofl liudinf 2 ph皿t緲附韻 帥皿1阿:也創(chuàng)rtGMOoF亦4mch : fji (pm)肪巾:血

16、三相線性12終3-ph* p世Qld. KLC 14td 伽裁Jc) Hi址)This bl&ek lBplsnenlE a l血色皀-ph的皀 parallel NX load ftn幗“日 in T configw-iiiojb with th* atutrU CQWtcted to tht ground. Each phase egdsibI a n.e parallel Rl load llock cannecled betieen th電 phase input and the grouiLd.Pu-wti+riNoffijiniQ phtst-phtsi mlltct CVrris

17、):Nominal freuencjr (Mz):Thr-ee_phase active ptwer F fft)-|1000Thrifiph*ii isidcdvt ritetiri pwtr QI Crir)Three-phase capaci live reactives power Qc (var)OKfui 亡吐| HelpRLC并聯(lián)負點擊示波器Scope可以看到三相正弦波脈寬調制變頻電路在三角載波信號 和正弦信號作用下的直流輸入與交流輸出之間的波形。四分析實驗結果：設置仿真時間為：0.1s、采用 ode23s （stiff/Mod. Rosenbrock） 算法。離散三相PWM發(fā)生

18、器）-phasePWM Generator 亠 frequency 項參數(shù)觀祭我們可以通過雙擊：Discrete 3-phase PWM Gen erator(-phasePWM Gen erator修改： Switching ratio : chopping frequency/output輸出波形的變化分析電路的工作原理，并畫出電路圖實驗五晶閘管開環(huán)直流調速系統(tǒng)（2學時）一. 實驗目的1. 熟悉Matlab的仿真集成工具 Simulink和電力系統(tǒng)SimPowerSystems的功 能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結使用技巧和方法，提高使用水平；2. 熟練掌握晶閘管直流調速系統(tǒng)的工作

19、原理3. 熟練掌握，電動機的啟動過程。5. 熟悉SimPowerSystems的電動機模型的參數(shù)調整，靈活運用，舉一反三練 習。二. 實驗要求1. 熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具 SimPowerSystems的使用方法；2. 獨立建立仿真模型；3. 進行參數(shù)設置；4. 獨立完成仿真實驗內(nèi)容。三實驗內(nèi)容及步驟電機模塊簡介：直流電機模塊(DC Machine), F+和F-是直流電機勵磁繞組的連接端，A+ 和A-是電機電樞繞組的聯(lián)結端，TL是電機負載轉矩的輸入端。m端用于輸出電 機的內(nèi)部變量和狀態(tài)，在該端可以輸出電機轉速、電樞電流、勵磁電流和電磁 轉矩四項參數(shù)。本次試驗采用的直流電動機電

20、樞電阻和電感(Armature resista nee andin ducta nee )為0.210.0021，勵磁電阻和 電感(Field resista nee andinductanee )為146.7 0，勵磁和電樞互感(Field-armature mutual inductanee )為0.84，轉動慣量(Total inertia )為0.572，粘滯摩擦系數(shù)(Viscous frictioncoefficient )為 0.01，庫侖摩擦轉矩(Coulombfrictiontorque )為 1.9，初始角速度(initial speed) 為 0.1。元件封裝模塊(Subsystem)，用來封裝一些原件，本次實驗中是將同步六脈 沖觸發(fā)器封裝在了元件封裝模塊里面。新用到的元件提取路徑：SimPowerSystems/ Machines/ DC Machi neSimPowerSystems/ Power Electronics/Universal BridgeSimuli nk/Ports & Subsystems/ Subsystem將這些元件按