三相的交流调压电路地matlab仿真设计.docx

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三相的交流调压电路地matlab仿真设计

黑龙江大学

课程设计说明书

学院：

机电工程学院

专业：

电气工程及其自动化

课程名称：

电力电子技术

设计题目：

三相交流调压电路（无中线）的仿真

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

第一章三相交流调压电路的原理1

第2章实验仿真3

1.1参数设计4

1.2仿真结果5

第3章仿真结果分析7

结论8

参考文献9

第一章三相交流调压电路的原理

1.1实验电路

实验电路如下：

电阻性负载

三相交流调压实验的电路图

1.2工作原理分析

工作原理分析，主要分析电阻负载时的情况：

1.任一相导通须和另一相构成回路，因此，和三相全控整流电路一样，电流流通路径中有两个晶闸管，所以应采用双脉冲或宽脉冲触发。

2.三相的触发脉冲依次相差120°，同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差180°。

因此触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为VT1~VT6,依次相差60°。

3.如果把晶闸管换成二极管可以看出，相电流和相电压同相位，且相电压过零食二极管开始导通。

因此把相电压过零点定为触发延迟角a的起点，三相三线电路中，两相间导通是靠线电压导通的，而线电压超前相电压30°，因此，a角移相范围是0°~150°。

根据任一时刻导通晶闸管个数及半个周波内电流是否连续，可将0°-150°的移相范围分为如下三段：

（1）0°≤a<60°：

电路处于三管导通与两管导通交替，每管导通180°－a。

但a=0°时是一种特殊情况，一直是三管导通。

（2）60°≤a<90°：

任一时刻都是两管导通，每管的导通角都是120°。

（3）90°≤a<150°：

电路处于两管导通与无晶闸管导通交替状态，每个晶闸管导通角为300°－2a。

而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150°－a。

为了保证三相交流调压电路的正常工作，其晶闸管的触发系统应满足下列要求：

1、在三相电路中至少有一相正向晶闸管与另一相反向晶闸管同时导通。

2、为了保证电路起始工作时两个晶闸管能同时导通，并且在感性负载和控制角较大时，也能使不同相的正、反两个晶闸管同时导通，要求采用宽脉冲，或者双窄脉冲触发电路。

3、各触发信号应与相应的交流电源电压相序一致，并且与电源同步。

理想状态下不同a时负载相电压波形及晶闸管导通区间

a=30°时负载相电压波形a=60°时负载相电压波形

第二章实验仿真

在电脑上启动MATLAB7.0，进入SIMULINK后新建文档，绘制三相交流调压系统模型，如下图所示，双击各模块，在出现的对话框设置相应的参数。

实验仿真的接线图

1.1参数设计

参数设置如下：

（1）交流电压源的参数设置

设置交流峰值为100V、频率为50Hz

（2）晶闸管的参数设置

=0.001,=0H,=0.8,,

（3）负载的参数设置

R=450,L=0.1H,C=inf

（4）脉冲的发生器模块的参数设置

频率设置为50Hz,脉冲宽度为25%

本例中，当α=30°时，Pulse1为0.001667s，Pulse2为0.005s，Pulse3为0.0083s，Pulse4为0.011667s，Pulse5为0.015s，Pulse6为0.018333s。

当α=60°时，Pulse1为0.0033s，Pulse2为0.00667s，Pulse3为0.01s，Pulse4为0.01333s，Pulse5为0.01667s，Pulse6为0.02s。

设置好各参数的模块后,即可进行仿真.

1.2仿真结果

仿真的结果如下图所示：

（1）当α=30°时

α=30°纯电阻性负载

α=30°阻感性负载

（2）当α=60°时

α=60°纯电阻性负载

α=60°阻感性负载

第三章仿真结果分析

仿真分两部分

（1）电阻负载R=450Ω时

（2）阻感负载R=450Ω，L=0.1H时

当α分别为30°，60°时各相波形如上图所示

其中电压波形为正弦波，电流波形为另一个波形。

从波形上可以看到，电流中有很多谐波，进行傅里叶分析后可知，其中所含谐波的次数为6K加减1（k=1,2,3,…），这和三相桥式全控整流电路交流侧所含谐波的次数完全相同。

而且也是谐波的次数越低，其含量越大。

和单相交流调压相比，这里没有3的整数倍次谐波，因为在三相对称时，它们不能流过三相三线电路。

我们利用晶闸管设计三相交流调压电路，这种电路性能优越，很好的实现一种交流电到交流电的变换。

随着控制角α的不同，结果也不同。

由于电感有储能作用，电阻负载和阻感负载相比较，结果不同，且电感大时，谐波电流的含量要小一些。

因此，三相交流调压电路是通过控制一个周期内的导通角来实现调压功能的，它与交流调功电路不同，调功电路是通过改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便的调节输出功率的平均值。

结论

本课设旨在培养学生多方面的能力，通过对电路的仿真设计增加学生对于电力电子这一学科的理解。

本课设采用MATLAB软件环境进行电路的仿真设计。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

本设计便是采用Simulink部分进行仿真设计。

通过Simulink的仿真设计进一步加深了设计者对于各种电力电子器件的理解使用。

也让设计者对于电力电子这一学科有了更加深入的了解，培养起学生对于电力电子学科的兴趣。

学习乃是在于不断发现问题与解决问题之间不断进步，进行仿真设计过程之中，设计者不可避免的遇到一些问题，然而这是在这样的问题之下带动着设计者不断的思考，最终成功解决问题，最后成功仿真，而设计者也正在这一发现一解决之间悄然进步。

这大概便是此设计的意义吧。

参考文献：

【1】林伟，臧小惠，基于MATLAB的三相交流调压电路仿真与研究〔J〕，中国科技信息，2007，（20）

【2】李翔，基于晶闸管三相三线交流调压电路分析与仿真〔J〕，皖西学院学报，2006，（4）

【3】王兆安，黄俊，电力电子技术[M]，机械工业出版社，2000

《电力电子技术》课程设计评分标准

《电力电子技术》课程设计的成绩由下列项目构成：

评定

项目

评定参考标准及分值

考评

成绩

设计任务

完成情况

设计过程中的学习态度端正、设计认真，遵守纪律，保证出勤

（10分）

设计方案的正确性、合理性以及创新精神（10分）

运用计算机仿真软件的熟练程度及仿真结果正确（10分）

设计

说明书

内容完整、叙述正确、设计中遇到的问题能独立查找文献资料

（10分）

原理图正确、格式规范（10分）

具有设计计算（10分）

答辩

掌握设计内容和设计方法（10分）

回答问题有理论依据，基本概念清楚，回答准确思路清晰（20分）

具有较强的分析解决问题的能力（10分）

总分

（100分）

指导教师：

年月日