计算机仿真作业2Word格式.docx
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1.通过改变仿真中整流桥负载大小,观察输出电压变化效果;
2.通过改变仿真中负载的大小,观察比较直流侧电流和A相电流波形;
3.通过有电抗器组和无电抗器的组的电流波形对比以及THD值的不同,得到电抗器的作用;
4.对比交流侧有无电阻,比较直流电流波形,从而得到抑制充电电流的方法。
二、实验内容
利用simpowersystems建立三相不控整流桥的仿真模型。
输入三相电压源,线电压380V,50Hz,内阻0.001欧姆。
三相二极管整流桥可用“UniversalBridge”模块,二极管采用默认参数。
直流滤波电容3300μF,负载为电阻。
仿真时间0.3s。
注:
前三项只考虑稳态情况,第四项注重启动过程。
1、直流电压与负载电阻的关系:
分别仿真整流电路空载及负载电阻为10、1和0.1欧姆时的情况。
记录直流电压波形,根据仿真结果求出直流电压,并比较分析其与负载的关系。
2、电流波形与负载的关系:
分别仿真负载电阻为10、1.67和0.5时的情况。
记录直流电流和a相交流电流,并分析规律。
3、平波电抗器的作用
直流侧加1mH电感。
分别仿真轻载50欧姆和重载0.5欧姆时的情况,记录直流和交流电流波形,并计算交流电流的THD。
仿真同样负载条件下,未加平波电抗器的情况,并加以比较分析。
4、抑制充电电流的方法
观察前述仿真中,启动时的直流电流大小,分析原因,提出解决方法并进行仿真验证。
三、实验步骤
由于电力电子系统属于刚性系统,所以设置如下:
1、直流电压与负载电阻的关系:
根据实验要求搭建原理图如下:
分别仿真整流电路空载及负载电阻为10、1和0.1欧姆时的情况,记录电压波形。
2、电流波形与负载的关系:
根据实验要求搭建原理图如下:
分别仿真负载电阻为10、1.67和0.5时的情况,记录直流电流和A相交流电流。
按照实验要求,分别搭建包含1mH电感和不含电感的系统如下:
包含电感:
不含电感:
观察前述仿真中,启动时的直流电流大小,发现存在很大冲激,需要在直流侧加电阻来减小冲激。
如下图:
加电阻前:
加电阻后:
四、实验截图及分析
①空载时(R=inf时):
电压波形如下:
②R=10Ω时:
③R=1Ω时:
④R=0.1Ω时:
对比分析:
电压平均值(V)
纹波大小(V)
空载
537.4
约为0
R=10Ω
523
35
R=1Ω
509.7
60
R=0.1Ω
492.2
67
从上表可以得到:
随着R的减小,输出平均电压值减小,纹波电压增大。
①R=10Ω时:
电流波形:
②R=1.67Ω时:
③R=0.5Ω时:
直流电压平均值(A)
A相电流平均值
(A)
电流波形特点
52.34
-9.932
断续
R=1.67Ω
306.6
-44.62
临界
R=0.5Ω
1018
-115.4
连续
可以得知:
随着R的减小,输出直流电压增大,直流波形由断续逐渐变为连续,交流侧起伏增大,逐渐接近正弦,纹波增大。
①R=50Ω,L=100mH时:
②R=50Ω,无L时:
③R=0.5Ω,L=100mH时:
局部放大;
④R=0.5Ω,无L时:
直流侧电流平均值(A)
A相电流平均值(A)
A相电流的THD(谐波畸变系数)
R=50Ω,L=100mH
10.36
-0.243
0.8704
R=50Ω,无L
10.67
-2.123
2.446
R=0.5Ω,L=100mH
1017
-100.7
0.3057
R=0.5Ω,无L
-115.5
0.345
由波形和上表可知:
在负载相同时,加入平波电抗器可以使直流侧电流波形更平稳,减小交流侧电流的振荡,从而减小了交流侧的波形畸变系数THD。
①串电阻前:
直流电流波形:
②串电阻后:
电流波形存在一个较大的冲激,充电电流较大。
加入电阻后,可以看出电流波形中的冲激明显下降。
所以,为了抑制充电电流,可以用开关控制使得刚启动时串上电阻,而在躲开冲激后,切断电阻,继续运行。
五、实验体会
经过了本次实验,加深了对于simpowersystems的理解,掌握了其中大部分元件的用法,在实验中锻炼了自己的能力,验证了电力电子的课程内容,强化了对知识的掌握。
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