功率電子技術(shù)課程設(shè)計方案

1、37/38功率電子技術(shù)課程設(shè)計方案 日期：目錄1.課程設(shè)計目的12.課程設(shè)計要求13.課程設(shè)計容1 3.1單相半波可控整流電路的仿真2 3.2三相半波可控整流電路的仿真8 3.3直流斬波電路的仿真14 3.4單相交流調(diào)壓電路的仿真18 3.5三相橋式全控整流電路的仿真23 3.6單相橋式半控電路的仿真27課程設(shè)計總結(jié)31課程設(shè)計體會與建議326.參考書目32課程設(shè)計目的：功率電子技術(shù)課程是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，電力電子技術(shù)課程設(shè)計是電力電子技術(shù)課程理論教學(xué)之后的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是通過對“電力電子技術(shù)”教材中主要電子電路進(jìn)行仿真與建模，基本掌握電路的原理與參數(shù)設(shè)定和調(diào)整方法，提高學(xué)生分析問

2、題的和解決問題的能力；訓(xùn)練學(xué)生綜合運用學(xué)過的變流電路原理的基礎(chǔ)知識，獨立進(jìn)行查找資料、選擇方案、設(shè)計電路、撰寫報告，進(jìn)一步加深對變流電路基本理論的理解，提高運用基本技能的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過設(shè)計，使學(xué)生鞏固、加深對變流電路基本理論的理解，提高學(xué)生運用電路基本理論分析和處理實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。課程設(shè)計要求：（1）熟悉MATLAB的Simulink和SimPowerSystem模塊庫應(yīng)用。（2）熟練掌握基本電力電子電路的仿真方法。 （3）掌握電力電子變流裝置觸發(fā)、主電路與驅(qū)動電路的構(gòu)成與調(diào)試方法，能初步設(shè)計和應(yīng)用這些電路。（4）能夠運用理論知識對實

3、驗現(xiàn)象、結(jié)果進(jìn)行分析和處理。（5）能夠綜合實驗數(shù)據(jù)，解釋現(xiàn)象，編寫課程設(shè)計報告。3.課程設(shè)計容：（1）選取、明確設(shè)計任務(wù)，對所要設(shè)計的任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統(tǒng)性能、指標(biāo)容與要求。（在課程設(shè)計基本選題里面至少選取五種電路進(jìn)行仿真） （2）了解電路原題，畫出原題框圖。 （3）進(jìn)行仿真分析。 （4）撰寫課程設(shè)計報告（說明書）：課程設(shè)計報告是對設(shè)計全過程的系統(tǒng)總結(jié)，也是培養(yǎng)綜合科研素質(zhì)的一個重要環(huán)節(jié)。3.1項目一 單相半波可控整流電路的仿真 3.1.1電路原理圖： 單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）3.1.2建立仿真模型： 3.1.3設(shè)置模型參數(shù)：（1）交流電參數(shù)：幅值100V，初相位0，頻率5

4、0Hz(2)脈沖器的參數(shù)：脈沖幅值1v,周期0.02s,脈寬占整個周期的10%，相位延遲(180*0.02)/360（即=180）(3)晶閘管參數(shù)：取默認(rèn)值(4)電阻:R=1 3.1.4模型仿真：延遲角=0，波形如下：延遲角=30，波形如下：延遲角=60，波形如下：延遲角=90，波形如下：延遲角=120，波形如下：延遲角=150，波形如下：延遲角=180，波形如下： 3.1.5仿真波形分析：在實驗中，通過改變觸發(fā)角的大小，來觀察負(fù)載的輸出電壓等參數(shù)對應(yīng)的波形變化，直觀，而且易于比較。而單相半波整流電路中電阻性負(fù)載：在晶閘管VT處于斷態(tài)時，電路中無電流，負(fù)載電阻兩端電壓為零，U2全部施加于VT兩

5、端。在電路中電壓與電流成正比，兩者波形一樣。電阻對電流沒有阻礙作用，沒有續(xù)流的作用，不會產(chǎn)生反向電流，晶閘管的電壓沒有負(fù)值。單相半波可控電路中，負(fù)載電流、晶閘管和變壓器二次側(cè)電流有效值相等。3.2三相半波可控整流電路的仿真 3.2.1電路原理圖：三相半波可控整流電路原理圖以與理論波形參考圖 3.2.2建立仿真模型： 3.2.3設(shè)置模型參數(shù)：（1）交流電參數(shù)： AC1：AC2：AC3：（2）脈沖器參數(shù)：脈沖幅值1v,周期0.02s,脈寬占整個周期的10%，相位延遲(0+30*0.02)/360（即=0）(3)晶閘管參數(shù)：取默認(rèn)值(4)電阻:R=53.2.4模型仿真： (1)延遲角=0，波形如下：

6、 (2)延遲角=30，波形如下： (3)延遲角=60，波形如下： (4)延遲角=90，波形如下： (5)延遲角=120，波形如下： (6)延遲角=150，波形如下： 3.3.5仿真波形分析： a30時，整流電壓波形與電阻負(fù)載時一樣。 a30時，u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來才換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷，因此ud波形中會出現(xiàn)負(fù)的部分。 id波形有一定的脈動，但為簡化分析與定量計算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時的移相圍為90。3.3直流斬波電路的仿真 3.3.1電路原理圖：直流斬波電路（升壓型） 3.3.2建立仿真模型： 3.3.3設(shè)置模型參

7、數(shù)：（1）電源參數(shù)：直流20V；（2）脈沖器參數(shù)：占空比50%；（3）電阻1、電感1e-3H、電容13e-6F (4)晶體管參數(shù)：取默認(rèn)值 3.6.4模型仿真：占空比為50%，波形如下：占空比為30%，波形如下：占空比為80%，波形如下： 3.3.5仿真波形分析：通過波形分析，當(dāng)占空比分別小于、等于、大于50%時，輸出電壓與電源電壓的關(guān)系，可知，越大，輸出電壓升壓的倍數(shù)越大。又+=1，=Toff/T,故調(diào)節(jié)Toff/T的比，即改變大小，可以控制其輸出電壓的大小。3.4單相交流調(diào)壓電路的仿真 3.4.1電路原理圖： 3.4.2建立仿真模型： 3.4.3設(shè)置模型參數(shù)：交流電參數(shù)：幅值100V，初相

8、位0，頻率50Hz (2)脈沖器的參數(shù)：脈沖幅值1v,周期0.02s,脈寬占整個周期的10%，相位延遲(30*0.02)/360（即=30）(3)晶閘管參數(shù)：取默認(rèn)值 (4)電阻:R=3 3.4.4模型仿真： (1)延遲角=0，波形如下： （2)延遲角=30，波形如下： (3)延遲角=60，波形如下：(4)延遲角=90，波形如下：(5)延遲角=120，波形如下：(6)延遲角=150，波形如下：(7)延遲角=180，波形如下： 3.4.5仿真波形分析： 以上各圖分別為觸發(fā)角為0,30,60,90,120，150，180時所得的仿真波波形，當(dāng)負(fù)載為電阻性負(fù)載時，負(fù)載電壓和負(fù)載電流波形一致，隨著觸發(fā)

9、角的增大，波形的占空比減小，電流和電壓出現(xiàn)斷續(xù)。當(dāng)觸發(fā)角為0時，波形為完整的正弦波；當(dāng)觸發(fā)角為度時180時，波形為一條直線，由此可以說明單相交流調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時的觸發(fā)角的取值圍為0-180。控制角對輸出電壓U的移相可控區(qū)域是0180度。3.5三相橋式全控整流電路的仿真 3.5.1電路原理圖： 三相橋式全控整流電路原理圖 3.5.2建立仿真模型：3.5.3設(shè)置模型參數(shù)： （1）交流電參數(shù)：幅值380V，初相位0.001，頻率50Hz(三相交流電源）脈沖器的參數(shù)：脈沖幅值1v,周期10s,脈寬占整個周期的5%，相位延 遲0 (3)晶閘管參數(shù)：取默認(rèn)值 (4)電阻:R=1 3.5.4模型仿真：

10、 (1)延遲角=0，波形如下： (2)延遲角=30，波形如下： (3)延遲角=60，波形如下： 3.5.5仿真波形分析：當(dāng)觸發(fā)角為30度的時候，一周期中負(fù)載電壓波形任由六段線電壓組成，每一段導(dǎo)通的晶閘管符合其每次導(dǎo)通60度角，相對于觸發(fā)角為0度時，晶閘管的起始導(dǎo)通時刻推遲了30度，組成負(fù)載電壓的每一段先電壓也因此推遲30度，平均電壓下降。負(fù)載電壓與負(fù)載電流的波形一致。晶閘管的電流波形與負(fù)載電壓波形一樣，但是為負(fù)。3.6單相橋式半控整流電路的仿真 3.6.1電路原理圖： 單相橋式半控整流電路原理圖（阻感負(fù)載） 3.6.2建立仿真模型： 3.6.3設(shè)置模型參數(shù)：（1）交流電參數(shù)：幅值100V，初相位0，頻率50Hz （2）脈沖器的參數(shù)：脈沖幅值1v,周期10s,脈寬占整個周期的5%，相位延 遲0.01*180/180（即=180） (3)晶閘管參數(shù)：取默認(rèn)值 (4)電阻:R=1，L=0.1H3.6.4模型仿真： (1)延遲角=0，波形如下： （2)延遲角=30，波形如下： (3)延遲角=60，波形如下：(4)延遲角=90，波形如下：(5)延遲角=120，波形如下：(6)延遲角=180，波形如下：3.6.5仿真波