带电容滤波的三相不控整流MATLAB仿真.docx
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带电容滤波的三相不控整流MATLAB仿真
计算机仿真技术作业二
题目:
带电容滤波的三相不控整流桥仿真
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0.001Ω。
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。
建立系统仿真模型如下图:
仿真算法选择ode23tb,最大步长为1μs,仿真时间0.3s
理论计算:
当二极管用理想开关代替,直流侧空载时,输出直流电压与输入交流线电压的关系如下:
交流侧电流有效值:
交流侧基波电流有效值:
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。
理论计算
(1)空载时直流电压Ud=537.4V,纹波电压ΔUd=0
(2)负载电阻为50Ω时直流电压Ud=533.2V,纹波电压ΔUd=8.75V
(3)负载电阻为10Ω时直流电压Ud=523.3V,纹波电压ΔUd=32.5000V
(4)负载电阻为1Ω时直流电压Ud=511.1V纹波电压ΔUd=70.9100V
(5)负载电阻为0.1Ω时直流电压Ud=493.5V纹波电压ΔUd=64.9500V
结论:
由以上仿真结果可得到如下结论:
输出直流电压的值随着负载电阻的减小而减小,输出直流电压纹波随负载电阻的增大而增大。
2、电流波形与负载的关系:
分别仿真负载电阻为50、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。
(1)负载电阻为50Ω时,a相交流电流和直流电流波形如下图:
(1)负载电阻为10Ω时,a相交流电流和直流电流波形如下图:
(2)负载电阻为1.67Ω时,a相交流电流和直流电流波形如下图(临界电流连续)
输出直流电流临界连续
(3)负载电阻为0.5Ω时,a相交流电流和直流电流波形如下图
结论:
由以上仿真结果可得到以下结论,随着负载电阻的减小,直流侧电流Id,交流侧电流Ia逐渐增大,交流侧电流的THD随着负载电阻的增大而减小,直流侧电流有效值和交流侧电流有效值具有如下的近似关系,拟合得到的直线方程为
与理论公式一致
R(Ω)
Ia(A)
Id(A)
50
22.62
27.9
10
74.83
91.76
1.67
283.2
346.8
0.5
842.1
1032
当负载电阻为1.67Ω时,输出电压为Vd=512v,与理论计算接近。
Ia-Id曲线
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。
计算交流电流的THD
负载电阻R(Ω)
加平波电抗器L=1mH时的THD
不加平波电抗器时的THD
50
2.398%
2.398%
0.5
0.3426%
0.3437%
(1)加入平波电抗器L=1mH,负载电阻为50Ω时
不加平波电抗器,负载电阻为50Ω时
(2)加入平波电抗器L=1mH,负载电阻为0.5Ω时
不加平波电抗器,负载电阻为0.5Ω时
分析:
由上述仿真结果和计算结果可得,加入平波电抗器之后,输出直流电流纹波更小,交流侧电流的THD更小。
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。
注意事项:
(1)观察可知,启动时直流电流瞬间由零增加到一个值,最终稳定,如下图所示
原因:
没有在交流侧加一个缓冲电路导致,启动电流变化过大。
解决的方法是在交流侧串入电阻,在启动后,再将其短路。
(2)建立仿真模型如下图所示
仿真输出电流波形如下图
交流侧电流Ia和直流输出电流冲激明显减小
在使用simpowersystems模块后必须使用PowerGUI
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- 电容 滤波 三相 整流 MATLAB 仿真