電力電子仿真實驗

《電力電子技術》仿真實驗報告姓名:學號：班級:專業(yè):電氣工程及其自動化成績:任課教師:實驗一單相橋式全控整流仿真實驗一．實驗目的1．通過Matlab軟件對單相橋式整流電路中阻性負載電路在不同的觸發(fā)角情況下的工作特性進行分析。2．掌握單相橋式全控整流電路原理以及阻性負載的工作特性；能夠對仿真結果進行電路分析。二．實驗設備1．計算機一臺；2．MATLAB軟件三．實驗內容1.單相橋式整流電路基本原理晶閘管VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周期承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖導通，當u2過零時關斷；VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周期承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖導通，當u2過零點時關斷。2.仿真模型介紹模型參數設置交流電源參數脈沖信號發(fā)生器參數PulseGenerator的參數PulseGenerator1的參數示波器參數示波器五個通道信號依次是：通道晶閘管電流Ia,晶閘管電壓Ua,電源電流i2,通過負載電流Id，負載兩端的電壓Ud；電阻R=1Ω。3.仿真波形分析觸發(fā)角α=0。時仿真波形觸發(fā)角α=30。時仿真波形觸發(fā)角α=60。時仿真波形觸發(fā)角α=90。時仿真波形在電源電壓正半波（0~π）區(qū)間，晶閘管承受正向電壓，脈沖UG在ωt=α處觸發(fā)晶閘管VT1和VT4，晶閘管VT1和VT4開始導通，形成負載電流id負載上有輸出電壓和電流。在ωt=π時刻，U2=0，電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關斷，負載電流為零。在電源電壓負半波（π~2π）區(qū)間，晶閘管TV1和VT4承受反向電壓而處于關斷狀態(tài)，晶閘管VT2和VT3承受正向電壓，脈沖UG在ωt=α處觸發(fā)，晶閘管VT2,VT3開始導通，形成負載電流id,負載上有輸出電壓和電流。四．思考題（思考題，可根據思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）1.增大觸發(fā)角，對輸出電壓平均值有什么影響？Ud=0.9U2（（1+cosα）/2）當α=0時，Ud=0.9U2當α=180時，Ud=0所以觸發(fā)角越大，輸出平均電壓越小。實驗二三相橋式全控整流仿真實驗一．實驗目的1．通過Matlab軟件對三相橋式整流電路中阻性負載電路在不同的觸發(fā)角情況下的工作特性進行分析。2．掌握三相橋式全控整流電路原理以及阻性負載的工作特性；能夠對仿真結果進行電路分析。二．實驗設備1．計算機一臺；2．MATLAB軟件三．實驗內容1.三相橋式整流電路基本原理整流電路接法，有共陰極組分別是3個晶閘管（VT1，VT3,VT5）。共陽極組分別是3個晶閘管（VT4，VT6,VT2）。2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1個，同時不能為同相連接；對觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差600;共陰極組VT1，VT3,VT5的脈沖依次差1200，共陽極組VT4，VT6,VT2，脈沖相差1800；ud一周期脈沖6次，每次脈沖的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路;需要保證同時導通的2個晶閘管均有脈沖?？梢圆捎脙煞椒?，一種是寬脈沖觸發(fā)；另一種是雙脈沖觸發(fā)；晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正，反向電壓的關系也相同。2.仿真模型介紹交流電源參數PulseGenerator1的參數PulseGenerator2的參數PulseGenerator3的參數PulseGenerator4的參數PulseGenerator5的參數PulseGenerator6的參數示波器五個通道信號依次是：通道晶閘管電源電壓u2,負載兩端的電壓ud,晶閘管電流ivt1晶閘管電壓uvt1。電阻為100Ω.3.仿真波形分析觸發(fā)角α=0。時仿真波形觸發(fā)角α=30。時仿真波形觸發(fā)角α=60。時仿真波形觸發(fā)角α=90。時仿真波形思考題（思考題，可根據思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）增大觸發(fā)角，對輸出電壓平均值有什么影響？解：當輸出電壓連續(xù)，負載為阻感負載或電阻負載且α<=60Ud=2.34U2cosα

（0<α<90）當負載為電阻負載且α>60時Ud=2.34U2[1+cos(π/3+α)]

（0<α<90）所以增大觸發(fā)角，輸出電壓減小。2.如果把晶閘管，全部改為電力二極管，則輸出平均電壓如何表示？

實驗三單相全橋逆變電路實驗一．實驗目的1．學習單相全橋電壓型逆變電路的移相調壓方式工作原理。2．熟悉逆變器模型搭建方法。二．實驗設備1．計算機一臺；2．MATLAB軟件（版本自定，需說明）三．實驗內容1.單相全橋逆變電路基本原理電橋逆變電路的結構為兩個橋半橋電路的組合。1和4一對，2和3一對，成對橋臂同時導通，交替各導通180。。移相調壓方式：可采用移相方式調節(jié)逆變電路的輸出電壓，稱為移相調壓，各柵極信號為180。正偏，180。反偏，且V1和V2互補關系不變。V3的基極信號只比V1落后α（0。<α<180。），V3，V4的柵極信號分別比V2，V1的前移180。-α，u0成為正負各為α的脈沖，改變α即可調節(jié)輸出電壓有效值。2.仿真模型直流電壓參數PulseGenerator1參數PulseGenerator2PulseGenerator3PulseGenerator4示波器參數3.仿真波形分析負載電壓，電流波形脈沖寬度為900時脈沖寬度為1800時四．思考題（思考題，可根據思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）1.電壓型逆變器有哪些特點？由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。只有單方向傳遞功率的功效。在圖1中由于直流電源是由晶閘管組成的相控整流電路，其輸出電流id方向不能轉變；直流側又并聯(lián)大電解電容Cd，因此輸出電壓平均值Ud極性也不能轉變。因此逆變入端功率平均值PB恒大于零，即電能只能由直流側經逆變電路輸向負載而不能沿相反方向由負載反饋回電網。故障電流較難克制。由于逆變入端并聯(lián)大電容Cd，當逆變側短路時，Cd中電能將釋放出來，形成浪涌短路電流。實驗四三相電壓型橋式逆變電路實驗一．實驗目的1．學習三相電壓型逆變器工作原理。2．熟悉逆變器模型搭建方法。二．實驗設備1．計算機一臺；2．MATLAB軟件三．實驗內容1.三相電壓型逆變器基本原理三相電壓型逆變電路，是由三個半橋逆變電路組合成，每個橋臂導電180。，同一向上,下兩臂交替導電，各相開始導電的角度差120。，任一瞬間有3個橋臂同時導通，每次換流都是在同一相上，下兩臂之間進行，也稱為縱向換流；2.仿真模型

負載參數PulseGenerator1參數PulseGenerator2參數

直流電源參數橋臂1，3，5的電流相加即可得到直流側電流id的波形，id每600脈動一次，這里只列出IGBT1和2的觸發(fā)脈沖設置，IGBT的脈沖比IGBT1延遲六分之一周期，其余的以此類推。為了方便計算及觀察負載兩端的波形及大小，由于出現三分之二，三分之一ud,所以設置電源電壓為直流75V，設置兩個電壓源串聯(lián)的形式。3.仿真波形分析以上至下分別顯示iu，Uun，Uvn，Uwn，的波形。當負載為三相對稱負載時，Uun，Uvn，Uwn相加之和為0，根據負載阻抗角的不同，iu的波形和相位不同，iv，iw的波形與iu相比，分別相差120。。四．思考題1.三相電壓型橋式逆變器，一定要“先斷后通”嗎？為什么？采用“先斷后通”的方法來防止同一相上下兩橋臂的開關器件同時導通而引起直流側電壓短路，使得在通斷信號之間留有一個短暫的死區(qū)時間。死區(qū)時間的長短要視器件的開關速度而定，器件的開關速度越快，所留的死區(qū)時間就越短。

實驗五降壓斬波電路仿真實驗一．實驗目的1．通過Matlab軟件對降壓電路的工作特性進行分析。2．掌握降壓變換器的工作原理、特點與電路組成，能夠對仿真結果進行電路分析。二．實驗設備1．計算機一臺；2．MATLAB軟件（版本自定）三．實驗內容1.降壓斬波電路基本原理t=0時刻驅動V導通，電源E向負載供電，負載電壓uo=E,負載電流io按指數曲線上升。t=t1時刻控制V關斷，負載電流經二極管VD續(xù)流，負載電壓uo近似為零，負載電流呈指數曲線下降。為了使負載電流連續(xù)且脈動小，通常使串接的電感L值較大。2.仿真模型介紹電源參數

脈沖參數阻感負載反電動勢

3.仿真波形分析如上圖所示從上至下分別為iG，io，uo。四．思考題（思考題，可根據思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）斬波電路都是有哪幾種？降壓斬波電路升壓斬波電路升降壓斬波電路Cuk斬波電路Sepic斬波電路Zeta斬波電路

實驗六升壓斬波電路仿真實驗一．實驗目的1．通過Matlab軟件對升壓電路的工作特性進行分析。2．掌握升壓變換器的工作原理、特點與電路組成，能夠對仿真結果進行電路分析。二．實驗設備1．計算機一臺；2．MATLAB軟件（版本自定）三．實驗內容1.升壓斬波電路基本原理如圖所示假設L值很大，C值也很大。當V通時，E向L充電電流恒為I1，同時C的電壓向負載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒定。V斷時，E和L共同向C充電并向負載R供電。穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等。而升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因，一是L儲能之后具有使電壓泵升的作用，這樣電容C可將輸出電壓保持住，所以V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實際C值不可能無窮大，在此階段其向負載放電，Uo必然會有所下降，而實際電壓會有所降低。2.仿真模型介紹電源電壓參數L電感參數脈沖參數RC電路參數3.仿真波形分析如圖波形從上至下為uGE，io，uo；四．思考題（思考題，可根據思考程度，自行添加。紅字部分，自行刪除）1.斬波電路都應用在哪里？由于直流斬波器具有調壓，調磁等作用，廣泛應用在直流電機的調速。直流電機的轉速取決于電樞電壓及磁場的大小，通過直流斬波器的作用，可以調節(jié)電機的電樞電壓，達到調速的目的，而直流電機調速在地鐵，城市無軌電車，電動汽車等。直流斬波器的另一應用領域是直流供電電源和直流電壓隔離等各個領域。

課程學習心得與體會在近三個多月的電力電子技術學習過程中，在牛老師的指導下對整個課程系統(tǒng)完整的學習，這次過程中看著老師的辛勤付出，同學們認真專研，使得此刻課程完美收官。通過老師的講解和教材的詳細理論分析后，對各章節(jié)電路的原理以及各個電路實現功能都有了充分的了解。而以上的電路仿真，就是用實驗驗證理論。利用Matlab軟件面向對象的設計思想和電氣元件的仿真系統(tǒng)，建立基于Simulink的變換電路的仿真模型，并對其進行了仿真研究。通過對以上的仿真過程以及輸出電壓的大小。應用Matlab/Simulink進行仿真，可以在仿真過程中靈活改變仿真參數，并且能通過示波器直觀得觀察到仿真結果隨參數的變化得情況。而這整個過程的仿真，比其它任何方法都直觀明了，還省去了很多復雜過程。應用Matlab的電路仿真研究時，我們就可以改變不同的導通比情況下較直觀建立負載電壓的輸出變化。Matlab提供的可視化仿真工具Simulink可直觀性強，進一步省去了編程的步驟。同時Matlab作為一種集數學計算，分析，科生話，算法開發(fā)