電力電子課程設(shè)計(jì)

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGE2PAGE3電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：三相橋式整流電路的MATLAB仿真院系信息工程學(xué)院專業(yè)軌道交通自動(dòng)化學(xué)號11071420學(xué)生姓名梁肇豪指導(dǎo)教師張建民

報(bào)告題目題目的要求和意義利用MATLAB軟件中的SIMULINK對三相橋式整流電路進(jìn)行建模，仿真，設(shè)置參數(shù)，采集波形。具體要求：輸入三相電壓源，線電壓取380V，50Hz，內(nèi)阻0.002歐姆。利用六個(gè)晶閘管搭建三相橋式整流電路的模型。負(fù)載為純電阻負(fù)載，電阻取1歐姆，仿真時(shí)間取0.06s，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，觸發(fā)角去α=90°，利用示波器查看仿真波形，并將Ud，Id，uVT1波形記錄下來，并畫出電路的移相特性曲線Ud=f（α）。負(fù)載為阻感負(fù)載，電阻取1歐姆，電感10mH，仿真時(shí)間取0.08s，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，；利用示波器查看仿真波形，并將Ud，Id,uVT1波形記錄下來，并畫出電路的移相特性曲線Ud=f（α）。故障波形的采集，當(dāng)觸發(fā)角為30度，將第5個(gè)晶閘管斷開，查看電阻或是阻感負(fù)載下的輸出電壓Ud,uVT1的波形，記錄下來，并分析故障現(xiàn)象。方案的論證和設(shè)計(jì)（小四號宋字）在MATLAB的SIMULINK仿真中，對三相橋式整流電路進(jìn)行建模。需要SIMULINK里的三個(gè)模塊，即simPowerSystems模塊，sinks模塊和Sources模塊。對三相橋式整流電路里需要的具體模塊如下圖：參數(shù)設(shè)置：三相電壓源:已知線電壓為380V。且采用Y型接法。則其相對的相電壓為：380/sqrt（3）=220V則Ua的峰值幅值設(shè)置為220*sqrt（2）V，頻率為50Hz，相角為0度。則Ub的峰值幅值設(shè)置為220*sqrt（2）V，頻率為50Hz，相角為-120度。則Uc的峰值幅值設(shè)置為220*sqrt（2）V，頻率為50Hz，相角為-240度。信號發(fā)生器設(shè)置：信號發(fā)生器的信號周期為0.02s，占空比為20%;VT1觸發(fā)延遲角時(shí)間為0.02*（（30+30）/360）s；VT2觸發(fā)延遲角時(shí)間為0.02*（（30+30）/360）+0.02*(60/360)s；VT3觸發(fā)延遲角時(shí)間為0.02*（（30+30）/360）+0.02*(120/360)s；VT4觸發(fā)延遲角時(shí)間為0.02*（（30+30）/360）+0.02*(180/360)s；VT5觸發(fā)延遲角時(shí)間為0.02*（（30+30）/360）+0.02*(240/360)s；VT6觸發(fā)延遲角時(shí)間為0.02*（（30+30）/360）+0.02*(300/360)s；晶閘管設(shè)置：內(nèi)阻為0.002歐姆；電阻電感設(shè)置：R=1O歐姆；L=0.01H；負(fù)載為純電阻負(fù)載時(shí)，其各仿真圖：三相電壓源（圖1）負(fù)載電壓（圖2）負(fù)載電流（圖3）晶閘管導(dǎo)通的電壓和電流（圖4）晶閘管觸發(fā)角與整流后平均電壓的關(guān)系，即Ud=f（α）：由公式可知，當(dāng)觸發(fā)延遲角為α∈（0°，60°]時(shí)，公式為Ud1=2.34*U2*cos（α）；當(dāng)觸發(fā)延遲角為α∈（60°，90°）時(shí)，公式為Ud2=2.34*U2*[1+cos（π/3+α）]；α=0°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（0°）=514.80Vα=10°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（10°）=506.98Vα=20°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（20°）=483.75Vα=30°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（30°）=445.83V α=40°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（40°）=394.36Vα=50°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（50°）=330.91Vα=60°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（60°）=257.40Vα=70°時(shí)，Ud2=2.34*220*[1+cos（π/3+70°）]=183.89Vα=80°時(shí)，Ud2=2.34*220*[1+cos（π/3+80°）]=120.44Vα=90°時(shí)，Ud2=2.34*220*[1+cos（π/3+90°）]=68.97V觸發(fā)角α（度）輸出直流電壓（伏）0514.8010506.9820483.7530445.8340394.3650330.9160257.4070183.8980120.449068.97利用MATLAB進(jìn)行描點(diǎn)畫圖，可知Ud=f（α）為一條平滑的下降曲線。其程序和圖形如下圖所示：Ud=f（α）的程序和圖形（圖5）如上圖可得出結(jié)論：通過改變晶閘管的觸發(fā)角，可以控制整流后平均電壓的大小。即隨著晶閘管觸發(fā)角的增大，電壓的平均值變小。負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí)，其各仿真圖：該圖為阻感下的三相橋式整流電路仿真圖阻感電壓Ud（圖6）阻感電流id（圖7）晶閘管VT1的電流和電壓（圖8）由于在三相橋式整流電路中，對于電阻負(fù)載和阻感負(fù)載中，電感只影響電路中的電流，對電壓沒有影響，則可得出，在電阻負(fù)載和阻感負(fù)載下的晶閘管的觸發(fā)角跟整流后的電壓平均值是相同的。晶閘管觸發(fā)角與整流后平均電壓的關(guān)系，即Ud=f（α）：由公式可知，當(dāng)觸發(fā)延遲角為α∈（0°，90°]時(shí)，公式為Ud1=2.34*U2*cos（α）；α=0°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（0°）=514.80Vα=10°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（10°）=506.98Vα=20°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（20°）=483.75Vα=30°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（30°）=445.83V α=40°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（40°）=394.36Vα=50°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（50°）=330.91Vα=60°時(shí)，Ud1=2.34*220*cos（60°）=257.40Vα=70°時(shí)，Ud2=2.34*220*cos（70°）=176.07Vα=80°時(shí)，Ud2=2.34*220*cos（80°）=89.39Vα=90°時(shí)，Ud2=2.34*220*cos（90°）=0V觸發(fā)角α（度）輸出直流電壓（伏）0514.8010506.9820483.7530445.8340394.3650330.9160257.4070176.078089.39900利用MATLAB進(jìn)行描點(diǎn)畫圖，可知Ud=f（α）為一條平滑的下降曲線。其程序和圖形如下圖所示：Ud=f（α）的程序和圖形（圖9）如上圖可得出結(jié)論：通過改變晶閘管的觸發(fā)角，可以控制整流后平均電壓的大小。即隨著晶閘管觸發(fā)角的增大，電壓的平均值變小。而且，通過對（圖5）和（圖9）的對比，也說明了，電感在電路中，對平均電壓是沒有影響的。故障波形的采集：設(shè)晶閘管的觸發(fā)角α=30°，并斷開第二個(gè)晶閘管VT2，作為故障波形的采集。且采用帶阻感負(fù)載的三相橋式整流電路作為分析；阻感電壓Ud（圖10） 晶閘管VT1的電流和電壓（圖11）分析：如上圖（10）可知，由于有阻感負(fù)載的存在，電感會(huì)進(jìn)行充放電，即，當(dāng)晶閘管有故障，整流后電壓輸出電壓為零時(shí)，電感會(huì)進(jìn)行放電，也就會(huì)出現(xiàn)電壓為負(fù)值的情況，如圖（10）所示。每個(gè)周期內(nèi)，連續(xù)缺少兩個(gè)波峰，且兩個(gè)波峰為120度。由于正常工作時(shí)，每個(gè)橋臂的導(dǎo)通為120度。由此可判斷其中一個(gè)橋臂出故障，即，其中一個(gè)晶閘管出了故障。而且，通過圖（10）和圖（11）進(jìn)行對比，可以推算出是第二個(gè)橋臂的VT5晶閘管出了故障。課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過這次對三相橋式整流電路的MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)，我們分析得出，怎樣使用在MATLAB中simulink的仿真。雖然由于MATLAB版本的不兼容性，但是其基本模塊是相通的，即，每個(gè)版本里都有simPowerSystems模塊，sinks模塊和Sources模塊等。其中，主要的是simPowerSystems模塊的使用。然后，通過這個(gè)課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了如何在MATLAB里建立模型，并能對建模后的波形進(jìn)行分析，更加深刻的了解三相橋式整流電路的工作過程，及其原理。再之后，我們加深了三相橋式整流電路的輸出電壓受觸發(fā)延時(shí)角α和負(fù)載特性的影響，感到在實(shí)驗(yàn)中能夠更好地理解理論知識。最后，對于這次的仿真，更加清晰的認(rèn)識到MATLAB這個(gè)軟件功能