MATLAB应用技术实验报告.docx
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MATLAB应用技术实验报告.docx
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MATLAB应用技术实验报告
MATLAB应用技术实验报告
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电力二极管元件的仿真
下面以一个单相半波整流器为例,说明电力二极管的建模与仿真方法。
系统模型如图3-6所示。
在此系统中使用的模块如下。
●构成回路的模块:
ACVoltageSource(交流电源)、Diode(电力二极管模块)、SeriesRLCBranch(串联RLC分支)、GroundInput(输入型接地)以及GroundOutput(输出型接地)。
●测量与输出模块:
CurrentMeasurement(电流测量模块)、VoltageMeasurement(电压测量模块)、Demux(信号分离器)以及Scope(示波器模块)。
电力二极管模块参数设置如图3-7所示。
电力二极管需要设置的参数如下。
●ResistanceRon(Ohms):
电力二极管元件内阻,单位为Ω,当电感参数设置为0时,内电阻不能为0。
●InductanceLon(H):
电力二极管元件内电感,单位为H,当电阻参数设置为0时,内电感不能为0。
●ForwardvoltageVf(V):
电力二极管元件正向管压降Vf,单位为V。
●InitialcurrentIc(A):
初始电流,单位为A,通常将Ic设置为0。
●SnubberresistanceRs(Ohms):
缓冲电阻,单位为Ω,为在模型中消除缓冲,可将Rs参数设置为inf。
●SnubbercapacitanceCs(F):
缓冲电容,单位为F,为在模型中消除缓冲,可将缓冲电路Cs设置为0,为得到纯电阻Rs,可将电容Cs参数设置为inf。
另外,在仿真含有电力二极管的电路时,必须使用刚性积分算法。
为获得较快的方针速度可使用ode23tb或者ode15s算法。
为了说明电力二极管的仿真过程,除了交流电压源设为峰值220V,频率50Hz之外,其他电器元件设置为默认值,电气连线参照图3-6连接。
仿真方法选择ode23tb,运行系统得到电路的负载电流(Iload)、负载电压(Vload)、电力二极管电流(Iak)以及其正向压降(Vak)分别如下图所示。
0。
仿真电路各变量输出
90。
仿真电路各变量输出
晶闸管三相桥式整流器的仿真模型
根据晶闸管三相桥式整流器电路结构,在模型窗口中建立主电路仿真模型加入同步装置和脉冲触发器等建立三相桥式整流器的仿真模型,如图3-36所示。
1整流器模型
下面以晶闸管桥臂为例介绍通用桥臂模块如图3-38所示。
2同步脉冲发器
同步脉冲触发器模块用于触发全控整流桥的6个晶闸管,同步6脉冲触发器可以给出双脉冲,双脉冲间隔60。
,触发器输出的1-6号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6个晶闸管。
6脉冲同步触发器有5个输入和一个输出端子,6脉冲同步触发器模块如图3-40,各部分功能如下。
●alpha_deg:
此端子为脉冲触发角控制信号输入。
●AB、BC、CA:
三相电源的三相线电压输入。
●Block:
触发器控制端,输入为0时开放触发器,输入大于0时封锁触发器。
●Pulses:
6脉冲输出信号。
●
图3-406脉冲同步触发器模块
alpha_deg:
脉冲触发相位角。
6脉冲同步触发器的模块参数如图3-42所示。
3其他模块
主回路负载的选择,这里为了简单方便操作选择纯电阻。
三相交流电通过三个频率50Hz、幅值220V、相位滞后120。
交流电压源实现。
4仿真设置与仿真结果
仿真算法选择ode23s算法,仿真时间为0-0.5s,其他参数为默认值。
负载R=1Ω。
仿真结果如下图所示。
基于PWM技术逆变器仿真
PWM技术逆变器仿真模型主要包括主电路模型和PWM信号控制两部分,主电路模型可以参考IGBT构成单相逆变器主电路实现,控制模型可以使用PWM发生器实现。
基于PWM技术逆变器仿真模型如图3-47所示。
1PWM发生器
PWM是建立基于PWM技术逆变器的控制核心部分。
模型如图3-48,设置各参数值,如图3-49所示。
2逆变模型
逆变器模型采用通用桥臂构成,其参数设置如图3-50所示。
3电源模型
由于逆变模型为双极性方式,输入典型选择正负两相直流电压源,实现过程将两个直流电压源串联,中间接地,两个电源都设定为20V。
4其他模型
在模型窗口中增加输入与输出型中性接地模块各一个;逆变器负载选择纯电阻,参数为R=1Ω,以及输入、输出接地模块和相关的测量和输出模块。
5仿真设置与结果输出
根据模型图进行电气连线完成模型的建立,仿真算法选择ode15s算法,仿真时间为0-0.05s,其他参数为默认值。
运行仿真模型,输出负载电流和负载电压曲线如图3-51所示。
电力系统线路故障分析(考试)
(1)电路图设计
建立电路图模型,如图1所示
(2)仿真参数设置如下:
仿真结果及分析
1.线路三相短路仿真分析
设置三相短路元件参数为三相短路,得到线路三相短路时,母线B1的短路电压及电流波形如图2所示
在0-0.03s时线路工作在稳定状态,三相电流、电压对称。
在0.03s时发生三星断路,三相电压为0,三相电流迅速上升为短路电流,并保持三相对称,说明三相短路为对称短路。
在0.08s时,故障切除,三相电压电流经暂态后达到新的稳定状态,并且重新恢复三相对称运行的状态。
2.线路两相相间短路分析
改变三相短路元件参数为A、B两相相间短路,得到线路两相短路时,母线B1的短路电压及电流波形如图3所示
在0-0.03s时,线路工作在稳定状态,三相电流、电压对称。
在0.03s时发生在A、B两相相间短路,A、B两相电压减小,C相电压基本保持不变;故障相A、B两相电流迅速上升为短路电流,C相电流基本保持不变;三相电压、电流不在对称,说明两相短路为不对称短路。
在0.08s时,故障切除,三相电压、电流经暂态后达到新的稳定状态,并且重新恢复三相对称运行的工作状态。
3.线路两相接地短路分析
改变三相短路元件参数为A、B两相接地短路,得到线路两相接地短路时,母线B1的短路电压及电流波形如图4所示:
在0-0.03s时线路工作在稳定状态,三相电流、电压对称。
在0.03s时发生在A、B两相接地短路,A、B两相电压基本为0,C相电压也相对减小;故障相A、B两相电流迅速上升为短路电流,C相电流也相对增大;三相电压、电流不在对称,说明两相接地短路为不对称短路。
在0.08s时,故障切除,三相电压电流经暂态后达到新的稳定状态,并且重新恢复三相对称运行的工作状态。
4.单相接地短路分析
改变三相短路元件参数为A接地短路,得到线路单相接地短路时,母线B1的短路电压及电流波形,如图5所示:
在0-0.03s时线路工作在稳定状态,三相电流、电压对称。
在0.03s时发生A相接地短路,A相电压为基本为0,B、C相电压相对减小;故障相A相电流迅速上升为短路电流,B、C相电流也相对增大;三相电压、电流不再对称,说明单相接地短路为不对称短路。
在0.08s时,故障切除,三相电压、电流经暂态后达到新的稳定状态,并且重新恢复三相对称运行的工作状态。
电力系统线路故障分析
电力系统自动重合闸仿真分析,该系统电压等级为220kv,为双电源供电系统。
一电路图设计。
建立电路图模型,如图所示。
二仿真参数设置。
三仿真结果及分析
1线路单相重合闸的仿真及分析
在电路图参数进行设置时,将断路器的故障相设为A相,断路器的初始状态为闭合,说明线路正常进行工作;断路器的转换时间设置为【0.040.08】,即线路在0.04s时发生A相接地短路,断路器断开,在0.08s时断路器重合,相当于临时故障切除后线路进行重合闸。
线路单相接地短路时,母线B1端的电压和电流,如图所示。
由于系统为双电源供电系统,因此当线路发生单相接地短路时,断路器断开切除故障点,母线电压并没有多大改变;在单相接地短路期间(0.04~0.08s),断路器A相断开,A相电流为0,非故障相的电流幅值减小;在故障切除后(0.08s)重合闸成功,三相电流经过暂态后又恢复为稳定工作状态,从稳态电流对话框中三相电流的幅值和相角可以看出,达到新的稳定后,三相电流保持对称,相角相差120°。
2线路三相重合闸的仿真及分析
在电路图参数进行设置时,将断路器的故障相选为A相、B相、C相,断路器的初始状态为闭合,说明线路正常工作;断路器的转换时间设置为【0.040.08】,即线路在0.04s时发生三相短路,断路器断开,在0.08s时断路器重合,相当于临时故障切除后线路进行重合闸。
线路三相短路时,母线B1端的电压和电流,如图所示。
在三相短路期间(0.04~0.08),三相的电源基本为0,在故障切除后,重合闸成功,三相电流经过暂态后恢复为稳定工作状态,三相电压电流对称。
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