電力電子技術(shù)實驗報告

第第頁電力電子技術(shù)實驗報告專業(yè)綜合實踐題目

一、綜合實踐目的

1.熟識運用MATLAB仿真軟件的電力電子模塊，掌控在該軟件下原理圖的繪制、調(diào)試、參數(shù)設置及仿真方法。

2.通過實踐鞏固掌控各種試驗電路的接線方法、工作原理及不同負載條件下的仿真波形。

3.調(diào)試試驗裝置的參數(shù)，分析不同負載條件下的仿真波形，體會課本中抱負條件下的波形與實踐中實際參數(shù)下所得波形的異同，分析緣由，以便對理論知識掌控的更加深刻透徹。

二、綜合實踐理論基礎和核心內(nèi)容

1.電力電子技術(shù)的理論知識及觀測各種電量波形的方法是本次綜合實踐的理論基礎。主要包括單相半波相控整流電路、單相橋式全控整流及有源逆變電路、三相橋式相控整流及有源逆變電路、直流斬波電路、單相溝通調(diào)壓電路等幾種典型電路的接線原理，工作原理及不同負載條件下的波形分析。同時需要掌控在MATLAB軟件中仿真電路、觀測波形的方法，以便順當完成實踐的任務要求。

2．本次綜合實踐的核心內(nèi)容是在運用MATLAB軟件精確繪制各種原理圖的基礎上，調(diào)試、仿真電路，記錄各種電量參數(shù)值，觀測及分析不同負載條件下的仿真波形，對比電路中源參數(shù)改變而導致的波形改變，分析緣由，在運用理論的同時鞏固和升華理論。

三、綜合實踐詳細內(nèi)容和記錄

1.單相半波相控整流電路試驗

1).分別繪制如圖1、2所示的電路圖，其中AC電壓源：幅值100V，頻率50Hz；觸發(fā)脈沖ug：幅值5V，周期0.02s〔50Hz〕，脈寬：5%；晶閘管：Ron=0.001Ω，Lon=0H，Vf=0.8V，Rs=500Ω，Cs=250e-6(25010-6)F；圖1中為純阻性負載R=10Ω，圖2中為阻感性負載R=10Ω，L=0.1H。

圖1單相半波相控整流電路

圖2帶續(xù)流二極管的單相半波相控整流電路

2).仿真電路，處理波形及數(shù)據(jù)

(1)仿真圖1，記錄α=30(脈沖延遲0.00167)、90(脈沖延遲0.005)、150(脈沖延遲0.00833)時，晶閘管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，并測定直流輸出電壓Ud，記錄于下表：

圖1-1α=30阻性負載時的仿真波形

圖1-2α=90阻性負載時的仿真波形

圖1-3α=150阻性負載時的仿真波形

(2)仿真圖2，記錄α=30、60時，晶閘管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形。接入續(xù)流二極管后，重復上述試驗，記錄α=30(脈沖延遲0.00167)、60(脈沖延遲0.00333)、120(脈沖延遲0.00667)時晶閘管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，觀測續(xù)流二極管的作用。

圖1-4α=30阻感性負載時的仿真波形

圖1-5α=60阻感性負載時的仿真波形

圖1-6帶續(xù)流二極管α=30時的仿真波形

圖1-7帶續(xù)流二極管α=60時的仿真波形

圖1-8帶續(xù)流二極管α=120時的仿真波形

2.單相橋式全控整流及有源逆變電路試驗

1).分別繪制如圖3、4所示的電路圖，留意圖4中直流電源的極性及大

小。其中AC電壓源：幅值120V，頻率50Hz；觸發(fā)脈沖ug：幅值5V，周期0.02s〔50Hz〕，脈寬：5%；晶閘管：Ron=0.001Ω，Lon=0H，Vf=0.8V，Rs=500Ω，Cs=250e-6(25010-6)F；負載：阻感性負載R=10Ω，L=0.01H，C=inf。

圖3單相橋式全控整流電路

圖4單相全控橋式有源逆變電路

2).仿真電路，處理波形及數(shù)據(jù)

(1)對圖3仿真時留意兩組晶閘管的觸發(fā)脈沖相差180，觸發(fā)角α90。

記錄α=30(VT1、VT3脈沖延遲0.00167，VT2、VT4脈沖延遲0.01167)、

60(VT1、VT3脈沖延遲0.00333，VT2、VT4脈沖延遲0.01333)、90(VT1、VT3脈沖延遲0.005，VT2、VT4脈沖延遲0.015)時，晶閘管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，并測定直流輸出電壓Ud，記錄于下表：

圖2-1整流電路α=30時的仿真波形

圖2-2整流電路α=60時的仿真波形

圖2-3整流電路α=90時的仿真波形

(2)對圖4仿真時留意兩組晶閘管的觸發(fā)脈沖相差180，觸發(fā)角α﹥

90。記錄α=90(VT1、VT3脈沖延遲0.005，VT2、VT4脈沖延遲0.015)、120(VT1、VT3脈沖延遲0.00667，VT2、VT4脈沖延遲0.01667)、150(VT1、VT3脈沖延遲0.00833，VT2、VT4脈沖延遲0.01833)時，晶閘管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，并測定直流輸出電壓Ud，記錄于下表：

圖2-4逆變電路α=90時的仿真波形

圖2-5逆變電路α=120時的仿真波形

圖2-6逆變電路α=150時的仿真波形

3.三相橋式相控整流及有源逆變電路試驗

1).分別繪制如圖5、6所示的電路圖，其中三相AC電壓源：幅值120V，

頻率50Hz，相位互差120(a相相位為-120，b相相位為0，c相相位為120)；觸發(fā)脈沖ug：幅值5V，周期0.02s〔50Hz〕，脈寬：5%；負載：阻感性負載R=45Ω，L=2H，C=inf。

圖5三相全控橋式整流電路

圖6三相全控橋式有源逆變電路

2).仿真電路，處理波形及數(shù)據(jù)

(1)仿真圖5，記錄α=30、60、90時，晶閘管電壓、電流波形和負

載電壓、電流波形，并測定直流輸出電壓Ud，記錄于下表：

圖3-1整流電路α=30時的仿真波形

圖3-2整流電路α=60時的仿真波形

圖3-3整流電路α=90時的仿真波形

(2)對圖6仿真時留意觸發(fā)角α﹥90。記錄α=90、120、150時，晶

閘管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，并測定直流輸出電壓Ud，記

錄于下表：

圖3-4逆變電路α=90時的仿真波形

圖3-5逆變電路α=120時的仿真波形

圖3-6逆變電路α=150時的仿真波形

4.直流斬波電路試驗

1).繪制如圖7、8所示的電路圖。其中DC電壓源：幅值120V；平滑電感L=0.002H；功率器件選用MOSFET或者IGBT；脈沖發(fā)生模塊周期為1e-4；圖7為阻性負載R=45Ω，圖8為反電勢負載，E=20V，電阻R=45Ω。

圖7直流斬波電路帶阻性負載

圖8直流斬波電路帶反電勢負載

2).仿真電路，處理波形及數(shù)據(jù)

(1)仿真圖7，仿真選擇ode23tb算法，相對誤差設置為1e-3，開始仿

真時間設置為0.0194s，停止時間設置為0.0208s。記錄占空比D=0.3、0.6、0.9時，開關管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，并測定直流輸出

仿真波形如下：

圖4-1D=0.3時的仿真波形

圖4-2D=0.6時的仿真波形

圖4-3D=0.9時的仿真波形

(2)仿真圖8，仿真選擇ode23tb算法，相對誤差設置為1e-3，開始仿

真時間設置為0.0194s，停止時間設置為0.0208s。記錄占空比D=0.3、0.6、0.9時，開關管電壓、電流波形和負載電壓、電流波形，并測定直流輸出電壓Uo，記錄于下表：

圖4-4帶反電勢負載D=0.3時的仿真波形

圖4-5帶反電勢負載D=0.6時的仿真波形

圖4-6帶反電勢負載D=0.9時的仿真波形

5.單相溝通調(diào)壓電路試驗

1).繪制如圖9所示的電路圖。其中AC電壓源：幅值50V，頻率50Hz，

初相位為0；觸發(fā)脈沖ug：幅值10V，周期0.02s〔50Hz〕，脈寬：10%；晶閘管：Ron=0.001Ω，Lon=0H，Vf=0.8V，Rs=10Ω，Cs=4.7e-6(4.710-6)F；負載：阻性負載R=10Ω，L=0H，C=inf，阻感性負載R=10Ω，L=0.01H，C=inf。

圖9單相溝通調(diào)壓電路

2).仿真電路，處理波形及數(shù)據(jù)

(1)仿真圖9(阻性負載R=10Ω，L=0H，C=inf)，仿真選擇ode23tb

算法，相對誤差設置為1e-3，開始仿真時間設置為0s，停止時間設置為0.04s。記錄α=45、90、135時，負載電壓、電流波形。

仿真波形如下：

圖5-1阻性負載α=45時的仿真波形

圖5-2阻性負載α=90時的仿真波形

圖5-3阻性負載α=135時的仿真波形

(2)仿真圖9(阻感性負載R=10Ω，L=0.01H，C=inf),記錄α=60、90、120時，負載電壓、電流波形。仿真波形如下：

圖5-4阻感性負載α=60時的仿真波形

圖5-5阻感性負載α=90時的仿真波形

圖5-6阻感性負載α=120時的仿真波形

四、綜合實踐所需儀器設備

電力電子技術(shù)試驗臺、微機、MATLAB仿真軟件。

五、參考資料

[1]王兆安、黃俊.《電力電子技術(shù)》.機械工業(yè)出版社.2022年6月第4版

[2]齊建玲.《電力電子技術(shù)實踐指導》

專業(yè)綜合實踐題目

一、綜合實踐目的

1.熟識運用MATLAB仿真軟件的電力電子模塊，掌控在該軟件下原理圖的繪制、調(diào)試、參數(shù)設置及仿真方法。

2.通過實踐鞏固掌控各種試驗電路的接線方法、工作原理及不同負載條件下的仿真波形。

3.調(diào)試試驗裝置的參數(shù)，分析不同負載條件下的仿真波形，體會課本中抱負條件下的波形與實踐中實際參數(shù)下所得波形的異同，分析緣由，以便對理論知識掌控的更加深刻透徹。

二、綜合實踐理論基礎和核心內(nèi)容

1.電力電子技術(shù)的理論知識及觀測各種電量波形的方法是本次綜合實踐的理論基礎。主要包括單相半波相控整流電路、單相橋式全控整流及有源逆變電路、三相橋式相控整流及有源逆變電路、直流斬波電路、單相溝通調(diào)壓電路等幾種典型電路的接線原理，工作原理及不同負載條件下的波形分析。同時需要掌控在MATLAB軟件中仿真電路、觀測波形的方法，以便順當完成實踐的任務要求。

2．本次綜合實踐的核心內(nèi)容是在運用MATLAB軟件精確繪制各種原理圖的基礎上，調(diào)試、仿真電路，記錄各種電量參數(shù)值，觀測及分析不同負載條件下的仿真波形，對比電路中源參數(shù)改變而導