三相交流調(diào)壓電路設(shè)計實驗報告(共19頁)

1、 電力電子技術(shù)課程設(shè)計實訓(xùn)報告(bogo)二級學(xué)院：自動化學(xué)院課程名稱：電力電子技術(shù)設(shè)計題目：三相交流調(diào)壓電路設(shè)計姓 名：學(xué) 號：設(shè)計班級：指導(dǎo)教師：設(shè)計時間： 目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294520618 1 電力(dinl)電子仿真工具介紹 HYPERLINK l _Toc294520619 1.1 Matlab介紹(jisho) HYPERLINK l _Toc294520620 1.2 SIMULINK仿真(fn zhn)工具簡介 HYPERLINK l _Toc294520625 2電力電子器件測試 HYPERLINK l _Toc

2、294520629 2.1 實驗?zāi)康?HYPERLINK l _Toc294520629 2.2 實驗原理 HYPERLINK l _Toc294520629 2.3 實驗內(nèi)容 HYPERLINK l _Toc294520629 2.4 計算機仿真測試過程 HYPERLINK l _Toc294520629 2.5 總結(jié)與心得 HYPERLINK l _Toc294520629 HYPERLINK l _Toc294520632 3 三相交流調(diào)壓電路 HYPERLINK l _Toc294520633 3.1實驗?zāi)康?HYPERLINK l _Toc294520637 3.2實驗原理 HYPE

3、RLINK l _Toc294520637 3.3實驗內(nèi)容 HYPERLINK l _Toc294520637 3.4計算機仿真過程及輸出結(jié)果 HYPERLINK l _Toc294520638 4總結(jié)及實訓(xùn)體會 HYPERLINK l _Toc294520638 5附錄1電力電子仿真工具介紹1.1 Matlab介紹MATLAB是美國(mi u) HYPERLINK /view/1855191.htm t /_blank MathWorks公司出品的商業(yè)(shngy) HYPERLINK /view/1658637.htm t /_blank 數(shù)學(xué)(shxu)軟件，用于 HYPERLINK /

4、view/7420.htm t /_blank 算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及 HYPERLINK /view/920695.htm t /_blank 數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，MATLAB 是Matrix Laboratory 的縮寫意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。于1984 年推出的一套科學(xué)計算軟件，分為總包和若干工具箱.具有強大的矩陣計算和數(shù)據(jù)可視化能力.一方面可以實現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計、偏微分方程數(shù)值解、自動控制、信號處理、系統(tǒng)仿真等若干個領(lǐng)域的數(shù)學(xué)計算，另一方面可以實現(xiàn)二維、三維圖形繪制、三維場景創(chuàng)建和渲染、科學(xué)計算可視化、圖像處理、虛擬現(xiàn)實和地圖制作等圖形圖象方面

5、的處理.同時，MATLAB 是一種解釋式語言. 簡單易學(xué)、代碼短小高效、計算功能強大、圖形繪制和處理容易、可擴展性強.是主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式 HYPERLINK /view/8332.htm t /_blank 程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將 HYPERLINK /view/295760.htm t /_blank 數(shù)值分析、 HYPERLINK /view/2627393.htm t /_blank 矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 HYPERLINK /view/300474.htm t /_blank 線性動態(tài)系統(tǒng)的 HYPERLINK /view/44500.htm t /

6、_blank 建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效 HYPERLINK /view/920695.htm t /_blank 數(shù)值計算的眾多科學(xué) HYPERLINK /view/257682.htm t /_blank 領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式 HYPERLINK /view/128511.htm t /_blank 程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。MATLAB和 HYPERLINK /view/30608.htm t /_blank Mathem

7、atica、 HYPERLINK /view/127864.htm t /_blank Maple并稱為三大 HYPERLINK /view/1284.htm t /_blank 數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行 HYPERLINK /view/10337.htm t /_blank 矩陣運算、繪制 HYPERLINK /view/15061.htm t /_blank 函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn) HYPERLINK /view/7420.htm t /_blank 算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他 HYPERLINK /view/552871.htm t /_

8、blank 編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、 HYPERLINK /view/642820.htm t /_blank 信號處理與通訊、 HYPERLINK /view/14662.htm t /_blank 圖像處理、 HYPERLINK /view/1345304.htm t /_blank 信號檢測、 HYPERLINK /view/2659790.htm t /_blank 金融建模設(shè)計與分析等 HYPERLINK /view/257682.htm t /_blank 領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的 HYPERLINK /view/178461.htm t

9、 /_blank 指令 HYPERLINK /view/420676.htm t /_blank 表達式與 HYPERLINK /view/1284.htm t /_blank 數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C， HYPERLINK /view/36402.htm t /_blank FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強大的 HYPERLINK /view/1658637.htm t /_blank 數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對 HYPERLINK /view/10075.h

10、tm t /_blank C， HYPERLINK /view/36402.htm t /_blank FORTRAN， HYPERLINK /view/824.htm t /_blank C+， HYPERLINK /view/29.htm t /_blank JAVA的支持。1.2 SIMULINK仿真工具簡介Simulink是 HYPERLINK /view/10598.htm t /_blank MATLAB最重要的組件(z jin)之一，它提供一個 HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 動態(tài)(dngti)系統(tǒng)建模、仿真(fn zhn)和綜合分析的

11、集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和 HYPERLINK /view/162096.htm t /_blank 數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的 HYPERLINK /view/287257.htm t /_blank 第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。 simulinkMATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn) HYPERLI

12、NK /view/3821780.htm t /_blank 動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個 HYPERLINK /view/600107.htm t /_blank 軟件包，被廣泛應(yīng)用于 HYPERLINK /view/375180.htm t /_blank 線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、 HYPERLINK /view/181947.htm t /_blank 數(shù)字控制及 HYPERLINK /view/162096.htm t /_blank 數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有

13、不同的采樣速率。為了創(chuàng)建 HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形 HYPERLINK /view/1309799.htm t /_blank 用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink是用于 HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 動態(tài)系統(tǒng)和 HYPERLINK /view/6115.htm t /_blank 嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工

14、具。對各種 HYPERLINK /view/545543.htm t /_blank 時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、 HYPERLINK /view/642820.htm t /_blank 信號處理、視頻處理和 HYPERLINK /view/4400988.htm t /_blank 圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計、執(zhí)行、驗證和確認任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法

15、研發(fā)、仿真的分析和可視化、 HYPERLINK /view/80110.htm t /_blank 批處理 HYPERLINK /view/54.htm t /_blank 腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。它具有豐富的可擴充的預(yù)定義模塊庫交互式的圖形 HYPERLINK /view/499644.htm t /_blank 編輯器來組合和管理直觀的模塊圖能以設(shè)計功能的層次性來分割模型，實現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計的管理。通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼。并提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成。使用Embe

16、dded MATLAB 模塊在Simulink和 HYPERLINK /view/6115.htm t /_blank 嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAB算法。使用定步長或變步長運行仿真，根據(jù)仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運行或以編譯C代碼的形式來運行模型形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計的性能和異常行為可訪問MATLAB從而對結(jié)果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤。2電力電子器件測試2.1 實驗(shyn)目的掌握各種電力(dinl)電子

17、器件的工作特性。掌握各器件對觸發(fā)信號(xnho)的要求。2.2 實驗原理 實驗電路如圖所示： 新器件特性實驗原理圖將電力電子器件和負載電阻Rp串聯(lián)后接至直流電源的兩端，有實驗裝置上的給定為新器件提供觸發(fā)信號，使器件觸發(fā)導(dǎo)通。圖中電阻Rp用滑線變阻器，接成并聯(lián)形式，直流電壓和電流表可從電源控制屏上獲得，直流電源從電源控制屏的勵磁電源獲得。2.3實驗內(nèi)容 （1）可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實驗 （2）功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性實驗 （3）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實驗2.4 計算機仿真實驗 啟動MATLAB軟件進入SIMULINK后新建文檔，繪制GTO MOSFET IGBT 電路特性測

18、試系統(tǒng)模型如下圖所示， 雙擊各模塊并設(shè)置相應(yīng)(xingyng)參數(shù)，設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的按鈕，得到(d do)如下圖 GTO IGBT SCR 由以上仿真圖可得各器件輸出(shch)數(shù)據(jù)如下各表：GTO輸出特性數(shù)據(jù)(shj)記錄IGBT輸出特性數(shù)據(jù)(shj)記錄MOSFET輸出特性數(shù)據(jù)記錄2.5 總結(jié)與心得由上述仿真過程得到(d do)的輸出特性數(shù)據(jù)可得出各器件的輸出特性圖。GTO的輸出特性 IGBT輸出特性SCR輸出特性這門實驗課程的線路(xinl)連接及線路實驗原理并不復(fù)雜，最困難的是是完成(wn chng)試驗線路連接以后所進行的調(diào)試與操作，難以得出相關(guān)的正確的波形以及爭取的

19、結(jié)果和參數(shù)。這是由于對實驗的過程及原理理解的不深刻，對相關(guān)的知識掌握的不夠透徹，不能熟練應(yīng)用到實際操作以及應(yīng)用當中。并且動手能力不夠強，對實驗過程不熟悉，實驗操作生疏，缺乏相關(guān)的實際操作經(jīng)驗以及實際操作技巧，遇到實際操作中的問題難以獨立解決，如何下手。對操作過程中的 錯誤以及故障(gzhng)難以發(fā)現(xiàn)排除。通過本次的實驗課程，我還發(fā)現(xiàn)自己以前學(xué)習(xí)中所出現(xiàn)的一些薄弱環(huán)節(jié)，并為今后的學(xué)習(xí)指明了方向，同時也會為將來的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。這次的實驗課程為我們提供了一個很好的鍛煉機會，使我們及早了解一些相關(guān)知識以便以后運用到實際中去。通過這次的實驗課程，我知道只有通過刻苦的學(xué)習(xí)，加強對知識的熟練掌握

20、程度，在現(xiàn)實的中才會得心應(yīng)手，應(yīng)對自如?？傮w來說，經(jīng)過這次實驗課程，我還從中學(xué)到了很多課本上所沒有提及的知識。我會把這此實驗課程作為我人生的起點，在以后的工作學(xué)習(xí)中不斷要求自己，完善自己，讓自己做的更好。3三相交流(jioli)調(diào)壓電路3.1實驗(shyn)目的(md):了解三相交流調(diào)壓觸發(fā)電路的工作原理。加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理。了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負載時的工作特性。掌握三相交流調(diào)壓電路MATLAB的仿真方法，會設(shè)置各模塊的參數(shù)。3.2實驗原理：本實驗的三相交流調(diào)壓器為三相三線制，由于沒有中線，每相電流必須從另一相構(gòu)成回路，因此電流流通路徑中有兩個晶閘管，所以交流調(diào)壓應(yīng)采用寬

21、脈沖或雙窄脈沖進行觸發(fā)。三相的觸發(fā)脈沖應(yīng)依次相差120，同一相的兩個反并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)相差180。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通角的大小從而控制晶閘管的導(dǎo)通角大小，以控制輸出電壓有效值來調(diào)節(jié)輸出電壓。實驗裝置中使用后沿固定，前沿可變的寬脈沖鏈實驗電路如下圖3.2所示：圖3.2 整流電壓平均值分兩種情況如下：30時，負載電流連續(xù)，有當=0時，U。最大，U。=1.17U230時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有負載(fzi)電流平均值為 晶閘管承受的最大反向(fn xin)電壓為： 由于晶閘管陰極與零線間的電壓即為整流輸出電壓U。，其最小值為零，而晶閘管陽極與零線間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，

22、因此(ync)晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值。3.3實驗內(nèi)容 （1）三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試。 （2）三相交流調(diào)壓器電路帶電阻性負載。 （3）三相交流調(diào)壓電路帶電阻電感性負載3.4計算機仿真過程及輸出結(jié)果 1.帶電阻性負載的仿真 啟動MATLAB軟件進入SIMULINK后新建文檔，繪制三相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型如圖： （1）交流(jioli)電壓源的參數(shù)設(shè)置 設(shè)置(shzh)交流峰值電壓為100V 頻率為50Hz。 （2）晶閘管的參數(shù)設(shè)置 Rn=0.001，Lon=OH，Vf=0.8，Rs=500，Cs=250e-9（250*10-9）F。 （3）負載(fzi)的參數(shù)

23、設(shè)置 R=450，L=OH，C=inf。 （4）脈沖發(fā)生器模塊的參數(shù)設(shè)置 頻率設(shè)置為50Hz，脈沖寬度為2% 設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的按鈕，得到如下圖控制角0控制(kngzh)角30 2.帶電阻(dinz)電感性負載的仿真 啟動MATLAB軟件進入SIMULINK后新建文檔，繪制(huzh)三相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型如圖： 雙擊各模塊(m kui)，再出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，各模塊參數(shù)設(shè)置同上，但負載模塊的參數(shù)設(shè)置為：R=450，L=0.1H，C=inf設(shè)置好各模塊(m kui)參數(shù)后，單擊工具欄的按鈕，得到(d do)如下圖控制(kngzh)角為0控制(kngzh)角為304總結(jié)(zngji)及實訓(xùn)體會 隨著大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)明和變流電路的進步和發(fā)展，產(chǎn)生了利用這類器件和電路實現(xiàn)(shxin)電能變換與控制的技術(shù)電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)橫跨電力、電子和控制三個領(lǐng)域，是現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)之一，是弱電子對強電力實現(xiàn)控制的橋梁和紐帶(nidi)，