电力电子技术仿真 实训.docx
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电力电子技术仿真 实训.docx
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电力电子技术仿真实训
桥式整流电路仿真研究
一、准备工作
1、预习Matlab/simulink仿真软件;
2、预习整流电路的几种形式和原理,重点预习单相桥式全控整流电路。
有能力的同学也可以预习其他各种形式的整流电路。
二、操作方法
1、带电阻性负载的仿真实验
启动MATLAB7.0(或6.5),进入SIMULINK后建新文档,绘制单相全波可控整流器结构模型图,如图1所示。
双击各模块,在出现的对话框内设置相应的参数。
图1带电阻负载单相桥式全控整流电路模型
(1)晶闸管元件参数设置
双击晶闸管模块,本例元件参数对话框如图2所示。
a)晶闸管元件内电阻Ron,单位为Ω。
b)晶闸管元件内电阻Lon,单位为H。
注意,电感不能设置为0。
c)晶闸管元件的正向管压降Vf,单位为V。
d)电流下降到10%的时间tf,单位为秒(s)。
e)电流拖尾时间Tq,单位为秒(s)。
f)初始电流IC,单位为A,与晶闸管元件初始电流的设置相同。
通常将IC设置为0。
g)缓冲电阻Rs,单位为Ω,为了在模型中消除缓冲电路,可将缓冲电阻Rs设置为inf。
h)缓冲电容Cs,单位为F,为了在模型中消除缓冲电路,可将缓冲电容Cs设置为0。
为了得到纯电阻Rs,可将电容Cs参数设置为inf。
图2晶闸管元件的参数设置对话框
(2)单个电阻、电容、电感元件的参数设置。
双击RLC模块,整个电阻、电容、电感元件的参数设置对话框如图3所示。
本例中设置电阻R=10Ω,电感L=0H,电容C为inf。
串联RLC分支与并联RLC分支的设置方法见表1。
图3单个电阻、电容、电感元件的参数设置对话框
表1单个电阻、电容、电感元件的参数
元件
串联RLC分支
并联RLC分支
类别
电阻数值
电感数值
电容数值
电阻数值
电感数值
电容数值
单个电阻
R
0
inf
R
inf
0
单个电容
0
L
inf
inf
L
0
单个电感
0
0
C
inf
inf
C
(3)固定时间间隔的脉冲发生器参数设置
双击脉冲发生器模块(pulse),固定时间间隔的脉冲发生器参数设置对话框如图4所示。
本例中振幅设置为5V,周期与电源电压设置一致,为0.02S(即频率为50Hz),脉冲宽度为2,初相位(控制角)为0.0025,(45°)。
一定要注意触发脉冲控制角的设置,否则要烧坏晶闸管。
图4固定时间间隔的脉冲发生器参数设置对话框
(4)电源电压的参数设置
双击电源电压模块,参数设置对话框如图52所示。
本例中电源电压的幅值为220V,初相位为0°,电源电压的周期与固定时间的脉冲发生器的周期都为0.02s。
图5电源电压的参数设置对话框
(5)仿真参数设置
选择仿真中仿真参数设计,出现仿真对话框如图6。
不同版本的matlab,对话框有些不同。
图6是在matlab7.0下的对话框。
图6仿真参数设置对话框
(6)信号标签的传递
信号标签传递的方法有两种:
(a)选择信号线并双击,在信号标签编辑框中输入“<>”,在此括号中输入信号标签即可传递信号标签,然后选择“Edit”菜单中的“UpdateDiagram”命令来刷新模型。
(b)选择信号线,然后选择“Edit”菜单中的“SignalProperties”命令;或单击右键,选择弹出快捷菜单中的“SignalProperties”命令,出现如图7所示的对话框,在“SignalName”下写上信号线的名称,当一个带有标签的信号与Scope模块连接时,信号标签将作为标题显示。
图7SignalProperties对话框
(7)仿真
单击工具栏的
按钮或“Simulation”菜单下的“Start”命令进行仿真,双击示波器模块,得到仿真结果如图8所示。
图8电阻负载,控制角为45°是单相桥式整流器仿真结果
(8)示波器参数的设置
单击示波器工具栏中
图标,出现如图9所示“General”选项卡和“DataHistory”选项卡对话框,在本例中设置的坐标系数目为6,显示时间为0.1(设置的是横坐标),坐标系的标签为all。
单击右键,选择弹出快捷菜单中的“Axesproperities”命令,出现如图10所示示波器的纵坐标参数设置对话框。
本对话框中设置的是触发信号纵坐标。
图9示波器参数设置对话框图10示波器的纵坐标参数设置对话框
2、带电阻电感性负载的仿真
带电阻电感性负载的仿真与带电阻性负载的仿真方法基本相同,但需要将RLC的串联分支设置为电阻电感性负载。
本例中设置的电阻R=1Ω,L=0.01H,电容为inf。
图11为电阻电感性负载仿真图。
图11电阻电感负载单相桥式全控整流仿真结果
三、注意事项
1、分析各种整流电路原理时要抓住相控控制方法的本质。
2、仿真时要与实际电路联系起来,要知道所设置参数的含义。
直流降压变换器仿真研究
一、任务准备
1、复习matlab中的simulink的使用。
2、复习直流降压变换器的工作原理。
二、实施方法
1、启动MATLAB6.5(7.0),进入SIMULINK后建新文档,绘制直流降压变换器仿真模型图,如图1所示,双击个模块,在出现的对话框内设置相应的参数。
图1电直流降压变换器仿真模型图
2、仿真步骤
1)参数设置
模块
参数名
参数值
直流电源Vs
Amplitude/V
200
电感模块L
Inductance/H
0.01
电阻模块R
Resistance/
5
脉冲模块
PeridodTS/s
0.002
Pulse
PulseWidth(%)
50
模型中IGBT和二极管的参数可以保持蕴含值,电源电压和负载电阻可以根据实际情况设定,驱动脉冲宽度和电感值可以根据对输出电压电流的脉动要求选择。
2)设置仿真时间为0.05s,算法ode15s。
3)起动仿真,仿真结果如图2所示。
其中图2—a为变换器输出电压波形,IGBT的开关频率为500Hz,占空比为0.5。
b为负载波形;c为加滤波器的波形。
a)换器输出电压仿真波形:
b)负载输出波形
c)滤波后的仿真波形
图2直流降压变换器仿真结果
(9)记录仿真结果,写在实训报告中。
三、注意事项
1、注意遵守实验室使用规范
2、每个同学独立完成此项任务。
任务小结
本任务对直流降压变换器的进行了仿真研究。
单相逆变器仿真研究
一、任务准备
1、复习电压型单相全桥逆变电路的工作原理
2、复习正弦波脉宽调制(SPWM)调频、调压的原理。
3、研究单相全桥逆变电路触发控制的要求。
二、实施方法
1、采用正弦波脉宽调制,通过改变调制频率,实现交直交变频。
交直流变换部分(AC/DC)为不可控整流电路,逆变部分(DC/AC)有四只IGBT管组成单相桥式逆变电路径,电路采用双极性控制方式。
输出经LC低通滤波器,滤除高次谐波,得到频率可调的正弦波(基波)交流输出。
启动MATLAB6.5(7.0),进入SIMULINK后建新文档,绘制电压型单相全桥逆变电路仿真模型图,如图1所示,双击个模块,在出现的对话框内设置相应的参数。
图1电压型单相全桥逆变电路仿真模型图
(1)交流电压源参数设置。
设置交流峰值电压为220V,频率为50Hz。
(2)IGBT的参数设置
按下列数据设置参数Rn=0.001Ω,Lon=1e-6H,Uf=0.8,Rs=10Ω,Cs=250e-6(250×10-6)F
(3)电阻R的参数设置
R=1000Ω,L=0H,C=inf。
(4)电容C的参数设置
R=0Ω,L=0H,C=100μF。
(5)感性负载的参数设置
R=10Ω,L=1H,C=inf。
(8)普通桥的参数设置,如图2所示。
图2普通桥的参数设置对话框
单击仿真按钮进行仿真。
双击示波器模块,得到如图3所示仿真结果。
图3电压型单相全桥逆变电路仿真结果
(9)记录仿真结果,写在实训报告中。
三、注意事项
1、注意遵守实验室使用规范
2、每个同学独立完成此项任务。
任务小结
本任务对单相逆变器的各种拓扑结构进行了研究,并针对典型电路进行了仿真研究。
单相交流调压器仿真研究
一、准备工作
1、预习Matlab/simulink仿真软件;
2、预习单相交流调压电路的原理,有能力的同学也可以预习三相交流调压电路。
二、实施方法
1、带电阻性负载的仿真实验
启动MATLAB7.0(或6.5),进入SIMULINK后建新文档,绘制单相交流调压系统模型图,如图1所示。
双击各模块,在出现的对话框内设置相应的参数。
(1)交流电压源参数设置
打开参数设置对话框,按要求进行参数设置,主要的参数有交流峰值电压、相位和频率。
设置交流峰值电压为220V,频率为50Hz。
(2)晶闸管的参数设置
Rn=0.001Ω,Lon=0H,Vf=0.8Ω,Rs=500,Cs=250e-9(250×10-9)F。
(3)负载的参数设置
R=450Ω,L=0H,C=inf。
图1单相交流调压系统模型图
(4)脉冲发生器模块(pulse)的参数设置
α=0°时,pulse设置为0,pulse1设置为0.01。
α=60°时,pulse设置为0.00334,pulse1设置为0.01334。
打开仿真/参数窗,选择ode23tb算法,将相无偿设置为1e-3(1×10-3),开始仿真时间为0,停止时间设置为0.1。
设置好各模块参数后,单击工具栏的按钮
,得到如图2(a)和2(b)的仿真结果。
(a)控制角为0°(b)控制角为60°
图2带电阻性负载单相交流调压系统仿真结果
2、带电感性负载的仿真
各模块参数设置同上,但负载模块的参数设置为:
R=450Ω,L=0.1H,C=inf。
设置好各模块参数后,单击工具栏的按钮
,得到如图3(a)和3(b)的仿真结果。
(a)控制角为0°(b)控制角为60°
图3带电感性负载单相交流调压系统仿真结果
3、在报告中要包括以下内容
(1)交流调压的应用场合概述。
(2)本任务的目的。
(3)记录仿真模型和仿真结果。
(4)分析电阻电感性负载时,α角和
角相应关系的变化对调压器工作的影响。
(5)分析仿真中出现的各种问题。
三、注意事项
1、将仿真结果用全屏拷贝的方式复制到U盘中,写报告用。
2、严格执行相关实验实训室的规定。
- 配套讲稿:
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- 电力电子技术仿真 实训 电力 电子技术 仿真
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