三相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共19頁(yè))

1、 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告(bogo)二級(jí)學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院課程名稱：電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)題目：三相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)姓 名：學(xué) 號(hào)：設(shè)計(jì)班級(jí)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)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(jiǎn)介 HYPERLINK l _Toc294520625 2電力電子器件測(cè)試 HYPERLINK l _Toc

2、294520629 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?HYPERLINK l _Toc294520629 2.2 實(shí)驗(yàn)原理 HYPERLINK l _Toc294520629 2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 HYPERLINK l _Toc294520629 2.4 計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試過(guò)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(shí)驗(yàn)?zāi)康?HYPERLINK l _Toc294520637 3.2實(shí)驗(yàn)原理 HYPE

3、RLINK l _Toc294520637 3.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 HYPERLINK l _Toc294520637 3.4計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程及輸出結(jié)果 HYPERLINK l _Toc294520638 4總結(jié)及實(shí)訓(xùn)體會(huì) 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(guó)(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(kāi)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(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，MATLAB 是Matrix Laboratory 的縮寫意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。于1984 年推出的一套科學(xué)計(jì)算軟件，分為總包和若干工具箱.具有強(qiáng)大的矩陣計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化能力.一方面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)、偏微分方程數(shù)值解、自動(dòng)控制、信號(hào)處理、系統(tǒng)仿真等若干個(gè)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)計(jì)算，另一方面可以實(shí)現(xiàn)二維、三維圖形繪制、三維場(chǎng)景創(chuàng)建和渲染、科學(xué)計(jì)算可視化、圖像處理、虛擬現(xiàn)實(shí)和地圖制作等圖形圖象方面

5、的處理.同時(shí)，MATLAB 是一種解釋式語(yǔ)言. 簡(jiǎn)單易學(xué)、代碼短小高效、計(jì)算功能強(qiáng)大、圖形繪制和處理容易、可擴(kuò)展性強(qiáng).是主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式 HYPERLINK /view/8332.htm t /_blank 程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)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(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 HYPERLINK /view/300474.htm t /_blank 線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 HYPERLINK /view/44500.htm t /

6、_blank 建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效 HYPERLINK /view/920695.htm t /_blank 數(shù)值計(jì)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(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)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(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行 HYPERLINK /view/10337.htm t /_blank 矩陣運(yùn)算、繪制 HYPERLINK /view/15061.htm t /_blank 函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)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(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、 HYPERLINK /view/642820.htm t /_blank 信號(hào)處理與通訊、 HYPERLINK /view/14662.htm t /_blank 圖像處理、 HYPERLINK /view/1345304.htm t /_blank 信號(hào)檢測(cè)、 HYPERLINK /view/2659790.htm t /_blank 金融建模設(shè)計(jì)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(dá)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(lái)解算問(wèn)題要比用C， HYPERLINK /view/36402.htm t /_blank FORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)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(duì) 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(jiǎn)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(gè) HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 動(dòng)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(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)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(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)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(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)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(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn) HYPERLI

12、NK /view/3821780.htm t /_blank 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè) 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(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形 HYPERLINK /view/1309799.htm t /_blank 用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)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(dòng)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(jì)工

14、具。對(duì)各種 HYPERLINK /view/545543.htm t /_blank 時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、 HYPERLINK /view/642820.htm t /_blank 信號(hào)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(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問(wèn)MATLAB大量的工具來(lái)進(jìn)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(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。它具有豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫(kù)交互式的圖形 HYPERLINK /view/499644.htm t /_blank 編輯器來(lái)組合和管理直觀的模塊圖能以設(shè)計(jì)功能的層次性來(lái)分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理。通過(guò)Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、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(zhǎng)或變步長(zhǎng)運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來(lái)決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來(lái)運(yùn)行模型形化的調(diào)試器和剖析器來(lái)檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為可訪問(wèn)MATLAB從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)模型分析和診斷工具來(lái)保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤。2電力電子器件測(cè)試2.1 實(shí)驗(yàn)(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(duì)觸發(fā)信號(hào)(xnho)的要求。2.2 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)電路如圖所示： 新器件特性實(shí)驗(yàn)原理圖將電力電子器件和負(fù)載電阻Rp串聯(lián)后接至直流電源的兩端，有實(shí)驗(yàn)裝置上的給定為新器件提供觸發(fā)信號(hào)，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(lì)磁電源獲得。2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （1）可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗(yàn) （2）功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）特性實(shí)驗(yàn) （3）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗(yàn)2.4 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn) 啟動(dòng)MATLAB軟件進(jìn)入SIMULINK后新建文檔，繪制GTO MOSFET IGBT 電路特性測(cè)

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(guò)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(shí)驗(yàn)課程的線路(xinl)連接及線路實(shí)驗(yàn)原理并不復(fù)雜，最困難的是是完成(wn chng)試驗(yàn)線路連接以后所進(jìn)行的調(diào)試與操作，難以得出相關(guān)的正確的波形以及爭(zhēng)取的

19、結(jié)果和參數(shù)。這是由于對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及原理理解的不深刻，對(duì)相關(guān)的知識(shí)掌握的不夠透徹，不能熟練應(yīng)用到實(shí)際操作以及應(yīng)用當(dāng)中。并且動(dòng)手能力不夠強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不熟悉，實(shí)驗(yàn)操作生疏，缺乏相關(guān)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際操作技巧，遇到實(shí)際操作中的問(wèn)題難以獨(dú)立解決，如何下手。對(duì)操作過(guò)程中的 錯(cuò)誤以及故障(gzhng)難以發(fā)現(xiàn)排除。通過(guò)本次的實(shí)驗(yàn)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(shí)也會(huì)為將來(lái)的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。這次的實(shí)驗(yàn)課程為我們提供了一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)，使我們及早了解一些相關(guān)知識(shí)以便以后運(yùn)用到實(shí)際中去。通過(guò)這次的實(shí)驗(yàn)課程，我知道只有通過(guò)刻苦的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的熟練掌握

20、程度，在現(xiàn)實(shí)的中才會(huì)得心應(yīng)手，應(yīng)對(duì)自如?？傮w來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)這次實(shí)驗(yàn)課程，我還從中學(xué)到了很多課本上所沒(méi)有提及的知識(shí)。我會(huì)把這此實(shí)驗(yàn)課程作為我人生的起點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)(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(fù)載時(shí)的工作特性。掌握三相交流調(diào)壓電路MATLAB的仿真方法，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。3.2實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)的三相交流調(diào)壓器為三相三線制，由于沒(méi)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(gè)晶閘管，所以交流調(diào)壓應(yīng)采用寬

21、脈沖或雙窄脈沖進(jìn)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(gè)反并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)相差180。通過(guò)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(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。實(shí)驗(yàn)裝置中使用后沿固定，前沿可變的寬脈沖鏈實(shí)驗(yàn)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(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有當(dāng)=0時(shí)，U。最大，U。=1.17U230時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有負(fù)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(yáng)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(yáng)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(shí)驗(yàn)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(fù)載。 （3）三相交流調(diào)壓電路帶電阻電感性負(fù)載3.4計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程及輸出結(jié)果 1.帶電阻性負(fù)載的仿真 啟動(dòng)MATLAB軟件進(jìn)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(fù)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(fù)載的仿真 啟動(dòng)MATLAB軟件進(jìn)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(duì)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(fù)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(shí)訓(xùn)體會(huì) 隨著大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的發(fā)明和變流電路的進(jìn)步和發(fā)展，產(chǎn)生了利用這類器件和電路實(shí)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(gè)領(lǐng)域，是現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)之一，是弱電子對(duì)強(qiáng)電力實(shí)現(xiàn)控制的橋梁和紐帶(nidi)，