電力電子技術(shù)仿真研究(doc 21頁).doc

電力電子技術(shù)仿真實訓(xùn)2009年仿真實訓(xùn)1橋式整流電路仿真研究2仿真實訓(xùn)2直流降壓變換器仿真研究9仿真實訓(xùn)3單相逆變器仿真研究12仿真實訓(xùn)4單相交流調(diào)壓器仿真研究15仿真實訓(xùn)1橋式整流電路仿真研究一、準(zhǔn)備工作1、預(yù)習(xí)Matlab/simulink 仿真軟件；2、預(yù)習(xí)整流電路的幾種形式和原理，重點預(yù)習(xí)單相橋式全控整流電路。有能力的同學(xué)也可以預(yù)習(xí)其他各種形式的整流電路。二、操作方法1、帶電阻性負載的仿真實驗啟動MATLAB7.0（或6.5）, 進入SIMULINK后建新文檔，繪制單相全波可控整流器結(jié)構(gòu)模型圖，如圖1所示。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。圖1帶電阻負載單相橋式全控整流電路模型（1）晶閘管元件參數(shù)設(shè)置雙擊晶閘管模塊，本例元件參數(shù)對話框如圖2所示。a）晶閘管元件內(nèi)電阻Ron，單位為。b）晶閘管元件內(nèi)電阻Lon，單位為H。注意，電感不能設(shè)置為0。圖2 可關(guān)斷晶閘管元件的參數(shù)設(shè)置對話框c）晶閘管元件的正向管壓降Vf，單位為V。d）電流下降到10的時間tf，單位為秒（s）。e）電流拖尾時間Tq，單位為秒（s）。f）初始電流IC，單位為A，與晶閘管元件初始電流的設(shè)置相同。通常將IC設(shè)置為0。g）緩沖電阻Rs，單位為，為了在模型中消除緩沖電路，可將緩沖電阻Rs設(shè)置為inf。h）緩沖電容Cs，單位為F，為了在模型中消除緩沖電路，可將緩沖電容Cs設(shè)置為0。為了得到純電阻Rs，可將電容Cs參數(shù)設(shè)置為inf。（2）單個電阻、電容、電感元件的參數(shù)設(shè)置。雙擊RLC模塊，整個電阻、電容、電感元件的參數(shù)設(shè)置對話框如圖3所示。本例中設(shè)置電阻R10，電感L0H，電容C為inf。串聯(lián)RLC分支與并聯(lián)RLC分支的設(shè)置方法見表1。圖3 單個電阻、電容、電感元件的參數(shù)設(shè)置對話框表1 單個電阻、電容、電感元件的參數(shù)元件串聯(lián)RLC分支并聯(lián)RLC分支類別電阻數(shù)值電感數(shù)值電容數(shù)值電阻數(shù)值電感數(shù)值電容數(shù)值單個電阻R0infRinf0單個電容0LinfinfL0單個電感00CinfinfC（3）固定時間間隔的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置雙擊脈沖發(fā)生器模塊（pulse），固定時間間隔的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對話框如圖4所示。本例中振幅設(shè)置為5V，周期與電源電壓設(shè)置一致，為0.02S（即頻率為50Hz），脈沖寬度為2，初相位（控制角）為0.0025，（45）。一定要注意觸發(fā)脈沖控制角的設(shè)置，否則要燒壞晶閘管。圖4 固定時間間隔的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對話框（4）電源電壓的參數(shù)設(shè)置雙擊電源電壓模塊，參數(shù)設(shè)置對話框如圖52所示。本例中電源電壓的幅值為220V，初相位為0，電源電壓的周期與固定時間的脈沖發(fā)生器的周期都為0.02s。圖5 電源電壓的參數(shù)設(shè)置對話框（5）仿真參數(shù)設(shè)置選擇仿真中仿真參數(shù)設(shè)計，出現(xiàn)仿真對話框如圖6。不同版本的matlab，對話框有些不同。圖6是在matlab 7.0下的對話框。圖6 仿真參數(shù)設(shè)置對話框（6）信號標(biāo)簽的傳遞信號標(biāo)簽傳遞的方法有兩種：（a）選擇信號線并雙擊，在信號標(biāo)簽編輯框中輸入“”,在此括號中輸入信號標(biāo)簽即可傳遞信號標(biāo)簽,然后選擇“Edit”菜單中的“Update Diagram”命令來刷新模型。（b）選擇信號線，然后選擇“Edit”菜單中的“Signal Properties”命令；或單擊右鍵，選擇彈出快捷菜單中的“Signal Properties”命令，出現(xiàn)如圖7所示的對話框，在“Signal Name”下寫上信號線的名稱，當(dāng)一個帶有標(biāo)簽的信號與Scope模塊連接時，信號標(biāo)簽將作為標(biāo)題顯示。圖7 Signal Properties對話框（7）仿真單擊工具欄的按鈕或“Simulation”菜單下的“Start”命令進行仿真，雙擊示波器模塊，得到仿真結(jié)果如圖8所示。圖8 電阻負載，控制角為45是單相橋式整流器仿真結(jié)果（8）示波器參數(shù)的設(shè)置單擊示波器工具欄中圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖9所示“General”選項卡和“Data History”選項卡對話框，在本例中設(shè)置的坐標(biāo)系數(shù)目為6，顯示時間為0.1（設(shè)置的是橫坐標(biāo)），坐標(biāo)系的標(biāo)簽為all。單擊右鍵，選擇彈出快捷菜單中的“Axes properities”命令，出現(xiàn)如圖10所示示波器的縱坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置對話框。本對話框中設(shè)置的是觸發(fā)信號縱坐標(biāo)。 圖9示波器參數(shù)設(shè)置對話框 圖10示波器的縱坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置對話框2、帶電阻電感性負載的仿真帶電阻電感性負載的仿真與帶電阻性負載的仿真方法基本相同，但需要將RLC的串聯(lián)分支設(shè)置為電阻電感性負載。本例中設(shè)置的電阻R1，L0.01H，電容為inf。圖11為電阻電感性負載仿真圖。圖11 電阻電感負載單相橋式全控整流仿真結(jié)果三、注意事項1、分析各種整流電路原理時要抓住相控控制方法的本質(zhì)。2、仿真時要與實際電路聯(lián)系起來，要知道所設(shè)置參數(shù)的含義。仿真實訓(xùn)2直流降壓變換器仿真研究一、任務(wù)準(zhǔn)備1、復(fù)習(xí)matlab中的simulink的使用。2、復(fù)習(xí)直流降壓變換器的工作原理。二、實施方法1、啟動MATLAB6.5（7.0），進入SIMULINK后建新文檔，繪制直流降壓變換器仿真模型圖，如圖1所示，雙擊個模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。圖1電直流降壓變換器仿真模型圖2、仿真步驟1）參數(shù)設(shè)置模塊參數(shù)名參數(shù)值直流電源VsAmplitude/V200電感模塊LInductance/H0.01電阻模塊RResistance/5脈沖模塊PeridodTS/s0.002PulsePulse Width（%）50模型中IGBT和二極管的參數(shù)可以保持蘊含值，電源電壓和負載電阻可以根據(jù)實際情況設(shè)定，驅(qū)動脈沖寬度和電感值可以根據(jù)對輸出電壓電流的脈動要求選擇。2）設(shè)置仿真時間為0.05s，算法ode15s。3）起動仿真，仿真結(jié)果如圖2所示。其中圖2a為變換器輸出電壓波形，IGBT的開關(guān)頻率為500Hz，占空比為0.5。b為負載波形；c為加濾波器的波形。a）換器輸出電壓仿真波形：b)負載輸出波形c)濾波后的仿真波形圖2直流降壓變換器仿真結(jié)果（9）記錄仿真結(jié)果，寫在實訓(xùn)報告中。三、注意事項1、注意遵守實驗室使用規(guī)范2、每個同學(xué)獨立完成此項任務(wù)。任務(wù)小結(jié)本任務(wù)對直流降壓變換器的進行了仿真研究。仿真實訓(xùn)3單相逆變器仿真研究一、任務(wù)準(zhǔn)備1、復(fù)習(xí)電壓型單相全橋逆變電路的工作原理2、復(fù)習(xí)正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）調(diào)頻、調(diào)壓的原理。3、研究單相全橋逆變電路觸發(fā)控制的要求。二、實施方法1、采用正弦波脈寬調(diào)制，通過改變調(diào)制頻率，實現(xiàn)交直交變頻。交直流變換部分（AC/DC）為不可控整流電路，逆變部分（DC/AC）有四只IGBT管組成單相橋式逆變電路徑，電路采用雙極性控制方式。輸出經(jīng)LC低通濾波器，濾除高次諧波，得到頻率可調(diào)的正弦波（基波）交流輸出。啟動MATLAB6.5（7.0），進入SIMULINK后建新文檔，繪制電壓型單相全橋逆變電路仿真模型圖，如圖1所示，雙擊個模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。圖1電壓型單相全橋逆變電路仿真模型圖（1）交流電壓源參數(shù)設(shè)置。設(shè)置交流峰值電壓為220V, 頻率為50Hz。（2）IGBT的參數(shù)設(shè)置按下列數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)Rn0.001，Lon=1e-6H，Uf=0.8，Rs=10，Cs=250e-6（25010-6）F（3）電阻R的參數(shù)設(shè)置R1000，L=0H， C=inf。（4）電容C的參數(shù)設(shè)置R0，L=0H， C=100F。（5）感性負載的參數(shù)設(shè)置R10，L=1H， C=inf。（8）普通橋的參數(shù)設(shè)置，如圖2所示。圖2普通橋的參數(shù)設(shè)置對話框單擊仿真按鈕進行仿真。雙擊示波器模塊，得到如圖3所示仿真結(jié)果。圖3電壓型單相全橋逆變電路仿真結(jié)果（9）記錄仿真結(jié)果，寫在實訓(xùn)報告中。三、注意事項1、注意遵守實驗室使用規(guī)范2、每個同學(xué)獨立完成此項任務(wù)。任務(wù)小結(jié)本任務(wù)對單相逆變器的各種拓撲結(jié)構(gòu)進行了研究，并針對典型電路進行了仿真研究。仿真實訓(xùn)4單相交流調(diào)壓器仿真研究一、準(zhǔn)備工作1、預(yù)習(xí)Matlab/simulink 仿真軟件；2、預(yù)習(xí)單相交流調(diào)壓電路的原理，有能力的同學(xué)也可以預(yù)習(xí)三相交流調(diào)壓電路。二、實施方法1、帶電阻性負載的仿真實驗啟動MATLAB7.0（或6.5）, 進入SIMULINK后建新文檔，繪制單相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型圖，如圖1所示。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。（1）交流電壓源參數(shù)設(shè)置打開參數(shù)設(shè)置對話框，按要求進行參數(shù)設(shè)置，主要的參數(shù)有交流峰值電壓、相位和頻率。設(shè)置交流峰值電壓為220V，頻率為50Hz。（2）晶閘管的參數(shù)設(shè)置Rn0.001，Lon0H，Vf0.8，Rs500，Cs250e9（25010-9）F。（3）負載的參數(shù)設(shè)置R450，L0H，Cinf。圖1單相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型圖（4）脈沖發(fā)生器模塊（pulse）的參數(shù)設(shè)置0時，pulse設(shè)置為0，pulse1設(shè)置為0.01。60時，pulse設(shè)置為0.00334，pulse1設(shè)置為0.01334。打開仿真/參數(shù)窗，選擇ode23tb算法，將相無償設(shè)置為1e3（110-3），開始仿真時間為0，停止時間設(shè)置為0.1。設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的按鈕，得到如圖2（a）和2（b）的仿真結(jié)果。 （a）控制角為0 （b）控制角為60圖2 帶電阻性負載單相交流調(diào)壓系統(tǒng)仿真結(jié)果2、帶電感性負載的仿真各模塊參數(shù)設(shè)置同上，但負載模塊的參數(shù)設(shè)置為：R450，L0.1H，Cinf。設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的按鈕，得到如圖3（a）