電力電子仿真

1、電力電子仿真電力電子仿真電力電子仿真電力電子計(jì)算機(jī)仿真題目：晶閘管單相橋式整流可控整流電路的設(shè)計(jì)與仿真姓名：毛宣霖學(xué)號(hào)：10230418專(zhuān)業(yè)班級(jí)：控制工程基地（1）班指導(dǎo)老師：楊巧玲學(xué)院：電氣工程與信息工程學(xué)院大綱本次課程設(shè)計(jì)只若是對(duì)單相全控橋式晶閘管整流電路的研究。第一對(duì)幾種典型的整流電路的介紹，從而比較出橋式全控整流的長(zhǎng)處，而后對(duì)單相全控橋式晶閘管整流電路的整體設(shè)計(jì)，包含主電路，觸發(fā)電路，保護(hù)電路。主電路中包含電路參數(shù)的計(jì)算，器件的選型；觸發(fā)電路中包含器件選擇，參數(shù)設(shè)計(jì)；保護(hù)電路包括過(guò)電壓保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)。以后就對(duì)整體電路進(jìn)行Matlab仿真，最后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)。要點(diǎn)詞：?jiǎn)蜗嗳?/p>

2、橋；晶閘管；整流目錄第一章緒論.11.1電力電子技術(shù)的發(fā)展.11.2電力電子技術(shù)的應(yīng)用.11.3電力電子技術(shù)課程中的整流電路.2第二章設(shè)計(jì)要求.3第三章系統(tǒng)方案的選擇.4第四章單項(xiàng)全控整流電路的工作原理.64.1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖.64.2系統(tǒng)主體電路原理及說(shuō)明.64.3系統(tǒng)的元器件選擇.74.4整流電路的參數(shù)計(jì)算.10第五章系統(tǒng)MATLAB仿真.125.1MATLAB軟件介紹.125.2參數(shù)設(shè)置.135.3單相橋式電阻性負(fù)載全控整流電路.14仿真結(jié)果圖.16仿真分析.185.4單相橋式阻感性負(fù)載全控整流電路.19仿真結(jié)果圖.19仿真分析.235.5單相橋式反電勢(shì)全控整流電路.24仿真結(jié)果圖.24

3、仿真分析.275.6單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）.28仿真結(jié)果圖.285.6.2仿真分析.32第六章設(shè)計(jì)總結(jié).33參照文件.34第1章緒論1.1電力電子技術(shù)的發(fā)展晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱(chēng)為電力電子技術(shù)的史先期或拂曉時(shí)期。晶閘管因?yàn)槠鋬?yōu)勝的電氣性能和控制性能，使之很快就取代了水銀整流器和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。并且，其應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。電力電子技術(shù)的看法和基礎(chǔ)就是因?yàn)榫чl管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確定的。晶閘管是經(jīng)過(guò)對(duì)門(mén)極的控制可以使其導(dǎo)通而不可以使其關(guān)斷的器件，屬于半控型器件。對(duì)晶閘管電路的控制方式主若是相位控制式，簡(jiǎn)稱(chēng)相控方式。晶閘管的關(guān)斷平時(shí)依靠電網(wǎng)電壓等外面條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就使得晶

4、閘管的應(yīng)用遇到了很大的限制。70年代后期，以門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發(fā)展。全控型器件的特色是，經(jīng)過(guò)對(duì)門(mén)極（基極、柵極）的控制既可使其開(kāi)通又可使其關(guān)斷。在80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）為表的復(fù)合型器件異軍崛起。它是MOSFET和BJT的復(fù)合，綜合了二者的長(zhǎng)處。與此相對(duì)，MOS控制晶閘管（MCT）和集成門(mén)極換流晶閘管（IGCT）復(fù)合了MOSFET和GTO。1.2電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)是一門(mén)新興技術(shù)，它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交織而成的，在電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中已成為一門(mén)

5、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)且與生產(chǎn)密切聯(lián)系的不行缺乏的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。本課程表現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制，又擁有很強(qiáng)的實(shí)踐性?？梢岳碚撀?lián)系實(shí)質(zhì)，在培育自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人材中據(jù)有重要地位。它包含了晶閘管的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)、晶閘管的過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)方法、可控整流電路、晶閘管有源逆變電路、晶閘管無(wú)源逆變電路、PWM控制技術(shù)、交流調(diào)壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。在電力電子技術(shù)中，可控整流電路是特別重要的內(nèi)容，整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐?，其?yīng)用特別廣泛。工業(yè)中大批應(yīng)用的各樣直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速均采納電力電子裝置；電氣化鐵道（電氣機(jī)車(chē)、磁懸浮列車(chē)等）、電動(dòng)汽車(chē)、飛機(jī)、船舶、電梯等交通運(yùn)輸工具中也廣泛采納整流電力電子技術(shù)；各樣電子

6、裝置如通訊設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源、大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源都可以利用整流電路構(gòu)成的直流電源供電，可以說(shuō)有電源的地方就有電力電子技術(shù)的設(shè)備。1.3電力電子技術(shù)課程中的整流電路整流電路按構(gòu)成的器件不一樣，可分為不行控、半控與全控三種，利用晶閘管半導(dǎo)體器件構(gòu)成的主要有半控和全控整流電路；按電路接線(xiàn)方式可分為橋式和零式整流電路；按交流輸入相數(shù)又可分為單相、多相（主若是三相）整流電路。正是因?yàn)檎麟娐酚兄@樣廣泛的應(yīng)用，所以整流電路的研究無(wú)論在是從經(jīng)濟(jì)角度，還是從科學(xué)研究角度上來(lái)講都是很有價(jià)值的。本設(shè)計(jì)正是結(jié)合了Matlab仿真軟件對(duì)單相半控橋式晶閘管整流電路進(jìn)行分析。第

7、二章設(shè)計(jì)要求計(jì)算機(jī)仿真擁有效率高，精度高，可控性高和成本低等特色，已經(jīng)廣泛應(yīng)用與電力電子電路的分析和設(shè)計(jì)中。計(jì)算機(jī)仿真不但可以取代系統(tǒng)的好多繁瑣的人工分析，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提升分析和設(shè)計(jì)能力，防范因?yàn)榻庹f(shuō)法在近似辦理中帶來(lái)的較大偏差，還可以與實(shí)物調(diào)制和調(diào)試互相增補(bǔ)，最大限度地降低設(shè)計(jì)成本，縮短系統(tǒng)研制周期?？梢哉f(shuō)，電路的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)大大加速了電路的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過(guò)程。經(jīng)過(guò)本次仿真，學(xué)生可以初步認(rèn)識(shí)電力電子計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)勢(shì)，并掌握電力電子計(jì)算機(jī)仿真的基本方法。1，晶閘管單相全控橋式整流電路，參數(shù)要求：電網(wǎng)頻率f=50Hz電網(wǎng)額定電壓U1=380V電網(wǎng)電壓顛簸正負(fù)10%阻感性負(fù)載電壓0190V可調(diào)。設(shè)

8、計(jì)內(nèi)容1）制定設(shè)計(jì)方案2）主電路設(shè)計(jì)及主電路元件選擇3）驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算，器件選擇4）繪制電路原理圖5）整體電路原理圖及其說(shuō)明書(shū)仿真任務(wù)要求1）熟習(xí)matlab、simulink、powersystem中的仿真模塊用法及功能2）依據(jù)設(shè)計(jì)電路搭建仿真模型3）設(shè)置參數(shù)并進(jìn)行仿真（4）給出不一樣觸發(fā)角時(shí)對(duì)應(yīng)的UdIdi2和Ivt1的波形設(shè)計(jì)整體要求1）熟習(xí)整理和觸發(fā)電路的基根源理，可以運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)分析設(shè)計(jì)任務(wù)2）掌握基本電路的數(shù)據(jù)分析，辦理；描繪波形并加以判斷3）能正確設(shè)計(jì)電路，畫(huà)出線(xiàn)路圖，分析電路原理4）廣泛采集相關(guān)技術(shù)資料第三章系統(tǒng)方案的選擇整流電路比較我們知道，單相整流電

9、路形式是各樣各樣的，可分為單相橋式相控整流電路和單相橋式半控整流電路，整流的結(jié)構(gòu)也是比許多的。所以在做設(shè)計(jì)以前我們主要考慮了以下幾種方案：方案一：?jiǎn)蜗鄻蚴桨肟卣麟娐冯娐泛?jiǎn)圖如圖3-1：圖3-1單相橋式半控整流電路對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，有對(duì)于全控橋而言少了一個(gè)控制器件，用二極管取代，有益于降低消耗！假如不加續(xù)流二極管，當(dāng)忽然增大至180或出發(fā)脈沖拋棄時(shí)，因?yàn)殡姼袃?chǔ)能不經(jīng)變壓器二次繞組開(kāi)釋?zhuān)贿^(guò)耗費(fèi)在負(fù)載電阻上，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的狀況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，其余半周期為ud為零，其均勻值保持穩(wěn)固，相當(dāng)于單相半波不行控整流電路時(shí)的波形，即為失控。所以一

10、定加續(xù)流二極管，免得發(fā)生失控現(xiàn)象。方案二：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐冯娐泛?jiǎn)圖如圖3-2：圖3-2單相橋式全控整流電路此電路對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，不必用續(xù)流二極管，也不會(huì)失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流成效好，波形安穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個(gè)半周電流方向相反且波形對(duì)稱(chēng)，均勻值為零，即直流重量為零，不存在變壓器直流磁化問(wèn)題，變壓器的利用率也高。方案三：?jiǎn)蜗喟氩煽卣麟娐罚弘娐泛?jiǎn)圖如圖3-3：圖3-3單相半波可控整流電路此電路只要要一個(gè)可控器件，電路比較簡(jiǎn)單，VT的a移相范圍為180。但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流重量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器死心不飽和，需增大死心截面積，

11、增大了設(shè)備的容量。實(shí)質(zhì)上極少應(yīng)用此種電路。方案四：?jiǎn)蜗嗳煽卣麟娐罚弘娐泛?jiǎn)圖如圖3-4：圖3-4單相全波可控整流電路此電路變壓器是帶中心抽頭的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只要用2個(gè)可控器件，單相全波只用2個(gè)晶閘管，比單相全控橋少2個(gè)，所以少了一個(gè)管壓降，相應(yīng)地，門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè)，但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。不存在直流磁化的問(wèn)題，適用于輸出低壓的場(chǎng)合作電流脈沖大（電阻性負(fù)載時(shí)），且整流變壓器二次繞組中存在直流重量,使死心磁化，變壓器不可以充分利用。而單相全控式整流電路擁有輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒(méi)有直流磁化問(wèn)題，變壓器利用率高的長(zhǎng)處。相同的負(fù)載

12、下賤過(guò)晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出均勻電壓是半波整流電路2倍，在均電流減小一半；且功率因數(shù)提升了一半。綜上所述，針對(duì)他們的優(yōu)弊端，我們采納方案二，即單相橋式全控整流電路。第四章單項(xiàng)全控整流電路的工作原理4.1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)原理方框圖如4.1所示：保護(hù)電路單相電源輸出驅(qū)動(dòng)電路整流電路負(fù)載電路圖4.1系統(tǒng)原理方框圖4.2系統(tǒng)主體電路原理及說(shuō)明idVT1VT3i2TLu1u2udRVT2VT4(a)圖4.2阻感性負(fù)載電路（a）工作波形（b）假設(shè)LR，工作于穩(wěn)固狀態(tài)，負(fù)載電流連續(xù)，近似為一平直的直線(xiàn)。工作原理在電源電壓u2正半周時(shí)期，VT1、VT2承受正向電壓，若在t時(shí)觸發(fā)，VT1、VT2導(dǎo)

13、通，電流經(jīng)VT1、負(fù)載、VT2和T二次側(cè)形成回路，但因?yàn)榇箅姼械拇嬖?，u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，電感上的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)使VT1、VT2連續(xù)導(dǎo)通，直到VT3、VT4被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，VT1、VT2承受反相電壓而截止。輸出電壓的波形出現(xiàn)了負(fù)值部分。在電源電壓u2負(fù)半周時(shí)期，晶閘管VT3、VT4承受正向電壓，在t時(shí)觸發(fā)，VT3、VT4導(dǎo)通，VT1、VT2受反相電壓截止，負(fù)載電流從VT1、VT2中換流至VT3、VT4中在t2時(shí)，電壓u2過(guò)零，、因電感中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)一VT3VT4直導(dǎo)通，直到下個(gè)周期VT1、VT2導(dǎo)通時(shí)，VT3、VT4因加反向電壓才截止。值得注意的是，只有當(dāng)2時(shí)，負(fù)載電流id才連續(xù)，當(dāng)2時(shí)，負(fù)載電流不連續(xù)

14、，并且輸出電壓的均勻值均湊近零，所以這類(lèi)電路控制角的移相范圍是02。4.3主電路元器件選擇1）晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管是大功率器件，工作時(shí)產(chǎn)生大批的熱，所以一定安裝散熱器。引出陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極（或稱(chēng)柵極）G三個(gè)聯(lián)接端。內(nèi)部結(jié)構(gòu):四層三個(gè)結(jié)如圖2.22）晶閘管的工作原理圖晶閘管由四層半導(dǎo)體（P1、N1、P2、N2）構(gòu)成，形成三個(gè)結(jié)J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分別從P1、P2、N2引入A、G、K三個(gè)電極，如圖1.2(左)所示。由于擁有擴(kuò)散工藝，擁有三結(jié)四層結(jié)構(gòu)的一般晶閘管可以等效成如圖2.3（右）所示的兩個(gè)晶閘管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）構(gòu)成的等效電路

15、。圖1晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路3）晶閘管的門(mén)極觸發(fā)條件（1）:晶閘管承受反向電壓時(shí)，無(wú)論門(mén)極能否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通；（2）：晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門(mén)極有觸發(fā)電流的狀況下晶閘管才能導(dǎo)通；（3）：晶閘管一旦導(dǎo)通門(mén)極就失掉控制作用；（4）：要使晶閘管關(guān)斷，只好使其電流小到零一下。晶閘管的驅(qū)動(dòng)過(guò)程更多的是稱(chēng)為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門(mén)極的觸發(fā)電流的電路稱(chēng)為門(mén)極觸發(fā)電路。也正是因?yàn)槟苓^(guò)門(mén)極只好控制其開(kāi)通，不可以控制其關(guān)斷，晶閘管才被稱(chēng)為半控型器件。只有門(mén)極觸發(fā)是最精確、迅速而靠譜的控制手段。4）晶閘管主要參數(shù)說(shuō)明1、額定電壓UTn平時(shí)取UDRM和URRM中較小的，再取湊近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級(jí)作為晶閘管型的

16、額定電壓。在采納管子時(shí)，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍，以保證電路的工作安全。晶閘管的額定電壓UTnminUDRM,URRMUTn=（23）UTMUTM：工作電路中加在管子上的最大瞬時(shí)電壓2、額定電流IT(AV)IT(AV)又稱(chēng)為額定通態(tài)均勻電流。其定義是在室溫40和規(guī)定的冷卻條件下，元件在電阻性負(fù)載流過(guò)正弦半波、導(dǎo)通角不小于170的電路中，結(jié)溫不超出額定結(jié)溫時(shí)，所同意的最大通態(tài)均勻電流值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取周邊的電流等級(jí)即為晶閘管的額定電流。ITn：額定電流有效值，依據(jù)管子的IT(AV)換算出，IT(AV)、ITMITn三者之間的關(guān)系：ITn1/2(Imsint)2d(t)Im

17、/20.5ITM(6)0IT(AV)1/2Imsintd(t)Im/0.318ITM（7)03、保持電流IH保持電流是指晶閘管保持導(dǎo)通所必要的最小電流，一般為幾十到幾百毫安。保持電流與結(jié)溫相關(guān)，結(jié)溫越高，保持電流越小，晶閘管越難關(guān)斷。4、掣住電流IL晶閘管剛從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)并撤掉門(mén)極觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)要保持元件導(dǎo)通所需的最小陽(yáng)極電流稱(chēng)為掣住電流。一般掣住電流比保持電流大（24）倍。5、通態(tài)均勻管壓降UT(AV)。指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導(dǎo)通的正弦波半個(gè)周期內(nèi)陽(yáng)極與陰極電壓的均勻值，一般在0.41.2V。6、門(mén)極觸發(fā)電流Ig。在常溫下，陽(yáng)極電壓為6V時(shí)，使晶閘管能完好導(dǎo)通所用的門(mén)極

18、電流，一般為毫安級(jí)。7、斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt。在額定結(jié)平和門(mén)極開(kāi)路的狀況下，不會(huì)以致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)變換的最大正向電壓上升率。一般為每微秒幾十伏。8、通態(tài)電流臨界上升率di/dt。在規(guī)定條件下，晶閘管能承受的最大通態(tài)電流上升率。若晶閘管導(dǎo)通時(shí)電流上升太快，則會(huì)在晶閘管剛開(kāi)通時(shí)，有很大的電流集中在門(mén)極周邊的小地域內(nèi)，從而造成局部過(guò)熱而損壞晶閘管。9、波形系數(shù)：有直流重量的電流波形，其有效值I與均勻值Id之比稱(chēng)為該波形的波形系數(shù)，用Kf表示。KfI(7)Id額定狀態(tài)下，晶閘管的電流波形系數(shù)ITn1.57KfIT(AV)25）晶閘管的選型該電路為大電感負(fù)載，電流波形可看作連續(xù)且平直的。Ud

19、max=190V時(shí)，不計(jì)控制角余量按0o計(jì)算由Ud0.9U2得U2Ud=211V0.9考慮2倍裕量：直接U2取422V晶閘管的選擇原則：、所選晶閘管電流有效值ITn大于元件在電路中可能流過(guò)的最大電流有效值。、選擇時(shí)考慮（1.52）倍的安全余量。即ITn1.57IT(AV)(1.52)ITMIT(AV)(1.52)ITM1.57當(dāng)d5A時(shí)，晶閘管額定電流IId5T(AV)3.2A1.571.57考慮2倍裕量：d(AV)取6.4A所以在本次設(shè)計(jì)中我采納4個(gè)KP10-3的晶閘管。4.4整流電路的參數(shù)計(jì)算在阻感負(fù)載下電流連續(xù)，整流輸出電壓的均勻值為Ud12U2sintd(t)22U2cos0.9U2c

20、os(2-1)由設(shè)計(jì)任務(wù)有電感L700mH，電阻R500，U2220V，則輸出電壓均勻值Ud的最大值可由下式可求得。Ud0.9U2cos00.92201198V(2-2)可見(jiàn)，當(dāng)在0/2范圍內(nèi)變化時(shí)，整流器可在0198V范圍內(nèi)取值。整流輸出電壓有效值為U1(2U2sint)2d(t)U2220V(2-3)整流輸出電流均勻值為：UdIdUd198Ud0.3625A198(2-4)Rd362.5mA0.3625A362.5mAR(2fL)2223.14500.7)2500(23.14R50(20fL.7)500(2在一個(gè)周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通180，兩組輪流導(dǎo)通，整流變壓器二次電流是正、負(fù)對(duì)稱(chēng)的方

21、波，電流的均勻值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為1。流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流均勻值與有效值分別為：IdT2TId2Id1Id20.50.3625A0.18125A181.25mA(2-5)ITTIdId1Id10.3625A0.25636A256.36mA(2-6)22225、晶閘管在導(dǎo)通時(shí)管壓降uT=0,故其波形為與橫軸重合的直線(xiàn)段；VT1和VT2加正向電壓但觸發(fā)脈沖沒(méi)到時(shí)，VT3、VT4已導(dǎo)通，把整個(gè)電壓u2加到VT1或VT2上，則每個(gè)元件承受的最大可能的正向電壓等于2U2；VT1和VT2反向截止時(shí)漏電流為零，只要另一組晶閘管導(dǎo)通，也就把整個(gè)電壓u2加到VT1或VT2上，故兩個(gè)晶閘管承受的最大

22、反向電壓也為2U2。第五章系統(tǒng)MATLAB仿真5.1MATLAB軟件介紹本次系統(tǒng)仿真采納目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。其余一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用PowerSystem工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。本次系統(tǒng)仿真采納后一種方法。MATLAB由一系列工具構(gòu)成。這些工具方便用戶(hù)使用MATLAB的函數(shù)和文件，此中好多工具采納的是圖形用戶(hù)界面。包含MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編寫(xiě)器和調(diào)試器、路徑找尋和用于用戶(hù)

23、閱讀幫助、工作空間、文件的閱讀器。跟著MATLAB的商業(yè)化以及軟件自己的不停升級(jí)，MATLAB的用戶(hù)界面也越來(lái)越精致，更加湊近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。并且新版本的MATLAB供應(yīng)了完好的聯(lián)機(jī)盤(pán)問(wèn)、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶(hù)的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境供應(yīng)了比較齊備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不用經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，并且可以及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原由分析。MATLAB是一個(gè)包含大批計(jì)算算法的會(huì)集。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需的各樣計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成就，而前經(jīng)過(guò)了各樣優(yōu)化和容錯(cuò)辦理。在平時(shí)狀況下

24、，可以用它來(lái)取代基層編程語(yǔ)言，如C和C+。在計(jì)算要求相同的狀況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包含從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特色向量、迅速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問(wèn)題其大體包含矩陣運(yùn)算和線(xiàn)性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問(wèn)題、稀少矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各樣運(yùn)算、三角函數(shù)和其余初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)向仿真等。MATLAB自產(chǎn)生之日起就擁有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行注明和打印。高層次的作圖包含二維和三維的可視化、圖象辦理、動(dòng)畫(huà)和

25、表達(dá)式作圖。可用于科學(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的MATLAB對(duì)整個(gè)圖形辦理功能作了很大的改進(jìn)和完美，使它不但在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都擁有的功能（比方二維曲線(xiàn)和三維曲面的繪制和辦理等）方面更加完美，并且對(duì)于一些其余軟件所沒(méi)有的功能（比方圖形的光照辦理、色度辦理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB相同表現(xiàn)了優(yōu)異的辦理能力。同時(shí)對(duì)一些特別的可視化要求，比方圖形對(duì)話(huà)等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶(hù)不一樣層次的要求。其余新版本的MATLAB還側(cè)重在圖形用戶(hù)界面（GUI）的制作上作了很大的改進(jìn)，對(duì)這方面有特別要求的用戶(hù)也可以獲取悉足。本設(shè)計(jì)利用電力半導(dǎo)體時(shí)期可以進(jìn)行電能的交換，此中整流電路可以醬

26、交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姽?yīng)直流負(fù)載，逆變電路又可將直流電變換成交流電供應(yīng)給交流負(fù)載。主要由4個(gè)二極管構(gòu)成全控橋臂并且這4個(gè)二極管帶自保護(hù)回路的電阻，使系統(tǒng)在0到2周期內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)變壓器整流后供應(yīng)的電壓為220v使系統(tǒng)保持在0190V內(nèi)輸出波形連續(xù)，而后給整個(gè)仿真電路供應(yīng)兩個(gè)觸發(fā)脈沖，分別為0-和-2之間的兩個(gè)脈沖，從而保證系統(tǒng)循而來(lái)去的進(jìn)行工作，更有利于對(duì)波形的觀(guān)察與分析。在變壓器二次側(cè)增添一個(gè)電流檢測(cè)波形，連到輸出側(cè)，從而觀(guān)察i2的輸出波形，同理在橋臂vt1以及總回路輸出側(cè)增添電流檢測(cè)波形，觀(guān)察id和ivt1的輸出波形，同時(shí)給總回路供應(yīng)一個(gè)正弦波波形檢測(cè)器U2，以及輸出波形Ud，從而對(duì)整個(gè)系

27、統(tǒng)進(jìn)行全面的觀(guān)察以及數(shù)據(jù)考據(jù)。5.2參數(shù)設(shè)置此中將周期（period）設(shè)置為0.01觸發(fā)脈沖寬度（pulsewidth）設(shè)置為5相位滯后（phasedelay）也就是觸發(fā)角可設(shè)為0.0017觸發(fā)角相位滯后換算公式00300.0017450.0025900.005相位滯后=(觸發(fā)角/180)0.011200.00671500.00831800.015.3單相橋式電阻性負(fù)載全控整流電路單相全控橋式整流電路模型主要由交流電源、同步觸發(fā)脈沖、晶閘管全控橋、電感負(fù)載、丈量等部分構(gòu)成。采納MATLAB面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)成的單相全控橋式整流電路仿真模型如圖42所示。圖5-3單相橋式電阻性負(fù)載全控整流電

28、路a）負(fù)載參數(shù)設(shè)置b）交流電源參數(shù)c）同步脈沖信號(hào)發(fā)生器參數(shù)仿真結(jié)果圖以下圖觸發(fā)角分別為30、60、90、150時(shí)的輸出曲線(xiàn)。特別湊近于理論值的波形。圖5-3-1R=20，a=30圖5-3-2R=20，a=60圖5-3-3R=20，a=90圖5-3-4R=20，a=1505.3.2仿真分析固然晶閘管VT1和VT4已經(jīng)承受正向電壓，但是因?yàn)殚T(mén)幾沒(méi)有出發(fā)脈沖，所以晶閘管VT1和VT4依舊處于阻斷狀態(tài)，此時(shí)Ud=0，id=0.當(dāng)wt=a時(shí)刻給VT1和VT4門(mén)極施加觸發(fā)脈沖，VT1和VT4導(dǎo)通，此時(shí)電流波形與電壓波形完好相同，到達(dá)wt=時(shí)，U2降為零，流過(guò)晶閘管的電流也降為零，晶閘管關(guān)斷。在U2負(fù)半周

29、，相同在VT2和VT3的觸發(fā)脈沖來(lái)臨以前，盡管VT2和VT3已經(jīng)承受正向電壓但不會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)在wt=a+時(shí)刻給VT2和VT3門(mén)極施加觸發(fā)脈沖時(shí)，VT2和VT3導(dǎo)通，負(fù)載上電壓Ud=U2，至wt=2時(shí)，U2降為零，流過(guò)晶閘管的電流也降為零，晶閘管關(guān)斷。所以，當(dāng)負(fù)載為純電阻性時(shí)，電壓波形Ud與id波形是完好一致的，這個(gè)可以從仿真結(jié)果圖可以看出，與理論值基實(shí)情差無(wú)幾。Ivt1只承受正向電流，反向電流為零，流過(guò)變壓器二次側(cè)繞組的電流i2因?yàn)樵?周期內(nèi)所有導(dǎo)通，所以，蘇表現(xiàn)的波形是正負(fù)交加且規(guī)律性的。5.4單相橋式阻感性負(fù)載全控整流電路圖5-4單相橋式組感性負(fù)載全控整流電路5.4.1仿真結(jié)果圖以下圖觸發(fā)角

30、分別為30、60、90時(shí)的輸出波形（電感L=0.01H）以及觸發(fā)角為90時(shí)，電感值分別為0.1H、1H、10H時(shí)的輸出波形，仿真結(jié)果圖分別以下：圖5-4-1電感L=0.01觸發(fā)角a=30圖5-4-2電感L=0.01觸發(fā)角a=60圖5-4-3電感L=0.01觸發(fā)角a=90圖5-4-4電感L=0.1觸發(fā)角a=90圖5-4-5電感L=1觸發(fā)角a=90圖5-4-6電感L=10觸發(fā)角a=905.4.2仿真分析阻感性負(fù)載的單相橋式可控整流電路，假設(shè)電感足夠大，如圖4-4-5和圖4-4-6，負(fù)載電流保持連續(xù)且基本持平，電路已處于穩(wěn)固。在U2正半周，如在WT=a時(shí)刻給VT1和VT4門(mén)極施加觸發(fā)脈沖Ug，VT1

31、4，VT4導(dǎo)通，假如忽視晶閘管的導(dǎo)通壓降，則Ud=U2，電流從電源a端經(jīng)VT1,負(fù)載，VT4流回電源b端。至WT=3.14時(shí)，U2=0V。但流過(guò)晶閘管VT1,VT4的電流并無(wú)降為0，因?yàn)榇饲半姼兄械膬?chǔ)能并無(wú)開(kāi)釋完，需要連續(xù)開(kāi)釋?zhuān)徊糠窒蜇?fù)載電阻供電，一部分經(jīng)變壓器返回電網(wǎng)，電感要阻擋電流的變化，在電感的作用下電流會(huì)沿著本來(lái)的方向連續(xù)流動(dòng)，此時(shí)盡管U2已經(jīng)轉(zhuǎn)到負(fù)半周，但VT1和VT4任會(huì)連續(xù)導(dǎo)通，直到WT=3.14+a，給VT2和VT3施加觸發(fā)脈沖，因?yàn)榇藭r(shí)VT2和VT3已承受正呀，VT2和VT3導(dǎo)通，U2經(jīng)過(guò)VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反向電壓使之關(guān)斷也是本來(lái)流過(guò)VT1和VT4的電流

32、虛實(shí)一道VT2和VT3上實(shí)現(xiàn)換流，挨次類(lèi)推。阻感性負(fù)載的電阻不一樣而以致其波形也不相同，并且電阻的大小決定了晶閘管的電壓也有細(xì)微的波形變化，i2和id波形也將變化，這因?yàn)樨?fù)載的變化所決定的；而當(dāng)電感變化時(shí)，電流的續(xù)流能力也將變化，假如太小甚至出現(xiàn)斷流，這是由電感的特征所決定的如圖4-4-4；而觸發(fā)角不一樣，晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間也將不一樣，從而使整流電壓獲取控制，如圖4-4-3、圖4-4-2、圖4-4-1，這也是可控整流電壓的最重要的一點(diǎn)，他是實(shí)現(xiàn)電壓可控的重要部分，可以從圖中看出他的均勻電壓Ud將不一樣，而這和理論基實(shí)情符合，各個(gè)波形也完全的改變。有的波形與理想波形有必定的差距，這是因?yàn)槠骷膮?shù)

33、所造成的需要更正參數(shù)進(jìn)行再次看波形，直到與理想波形一致。5.5單相橋式反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載全控整流電路圖5-5單相橋式反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載全控整流電路5.5.1仿真結(jié)果圖以下圖觸發(fā)角分別為30、60、90、120、150時(shí)的輸出波形（電感L=0.01H，電阻R=20），仿真結(jié)果圖分別以下：圖5-5-1電阻R=10電動(dòng)勢(shì)E=50觸發(fā)角a=30圖5-5-2電阻R=10電動(dòng)勢(shì)E=50觸發(fā)角a=60圖5-5-3電阻R=10電動(dòng)勢(shì)E=50觸發(fā)角a=90圖5-5-4電阻R=10電動(dòng)勢(shì)E=50觸發(fā)角a=120圖5-5-5電阻R=10電動(dòng)勢(shì)E=50觸發(fā)角a=1505.5.2仿真分析當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)價(jià)ud小于反電勢(shì)E時(shí)，晶閘管

34、承受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud=u2，晶閘管關(guān)斷時(shí)，ud=E。與電阻負(fù)載對(duì)比晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，稱(chēng)作停止導(dǎo)電角。若時(shí)，觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不行能導(dǎo)通。為了使晶閘管靠譜導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開(kāi)始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖依舊存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推延，即=。上圖是當(dāng)純電阻時(shí)的輸出波形，當(dāng)電路中當(dāng)電樞電感不足夠大時(shí)，輸出電流波形斷續(xù)，使晶閘管-電動(dòng)勢(shì)系統(tǒng)的機(jī)械性變軟，為此平時(shí)在負(fù)載回路串接平波電抗器以減小電流脈動(dòng)，延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)間，假如電感足夠大，電流就能連續(xù)。單相全控橋式整流電路主要適用于4KW左右的整流電路，與單相半波可

35、控整流電路對(duì)比，整流電壓脈動(dòng)減小，每周期脈動(dòng)倆次。變壓器二次側(cè)流過(guò)正反倆個(gè)方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。5.6單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）圖5-6單相橋式全控整流電路（組感性負(fù)載加續(xù)流二極管）5.6.1仿真結(jié)果圖在此電路中，輸入電壓的電壓設(shè)置為220V，頻率設(shè)置為50Hz，電阻阻值設(shè)置為1歐姆，電感設(shè)置為1H，脈沖輸入的電壓設(shè)置為3V，周期設(shè)置為0.02（與輸入電壓一致周期），占空比設(shè)置為10%，觸發(fā)角分別設(shè)置為30，50，90，120，150因?yàn)閮蓚€(gè)晶閘管在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不停地周期性交替導(dǎo)通，關(guān)斷，所以脈沖出發(fā)周琴應(yīng)相差180。圖5-6-1觸發(fā)角a=30圖5-6-2觸發(fā)角

36、a=60圖5-6-3觸發(fā)角a=90圖5-6-4觸發(fā)角a=120圖5-6-5觸發(fā)角a=1505.6.2仿真分析I2VT1VT3U2UdRVT2VT4圖5-6-2單相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)載加續(xù)流二極管)的電路原理圖1）在u2正半波的（0）區(qū)間：晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖，處于關(guān)斷狀態(tài)。假設(shè)電路已工作在穩(wěn)固狀態(tài)，則在0區(qū)間因?yàn)殡姼虚_(kāi)釋能量，電流流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流。2）在u2正半波的t=時(shí)刻及此后：在t=處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組a流通，此時(shí)負(fù)載上有輸出電壓（ud=u2）和電流。電源電壓反向加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。同時(shí)二極管也受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。3）在u2負(fù)半波的（+）區(qū)間：當(dāng)t=時(shí)，電源電壓自然過(guò)零，電感開(kāi)釋能量，電流流經(jīng)續(xù)流二極管