单相全波可控整流电路仿真设计.docx
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单相全波可控整流电路仿真设计
摘要I
第一章绪论1
第二章单相半波可控整流电路2
2.1原理与原理图2
2.2建立仿真模型2
2.3设置模型参数6
第三章单相全波可控整流电路9
3.1原理与原理图9
3.2建立仿真模型10
3.3封装模块10
3.4仿真参数设置11
3.5仿真波形图12
第四章三相桥式全控整流电路14
4.1主电路设计与原理14
4.2仿真模型建立和参数设置16
4.2.1建立仿真模型17
4.3仿真设置与仿真结果23
4.4电路的仿真分析24
总结27
致谢28
参考文献29
摘要
电力电子技术是一门诞生和发展于20世纪的崭新技术,在21世纪仍将以迅猛的速度发展。
以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。
本次设计是基于的系统仿真设计,分别为单相半波可控整流电路设计;单相全波可控整流电路设计;三相桥式全控整流电路设计。
关键字:
的系统仿真;可控整流电路;桥式全控整流电路
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第一章绪论
由美国公司于1984年开始推出,历经升级,到2001年已经有了6.0版,现在6.5、7.1、7.8版都已相继面世。
早期的在环境下运行,1990年推出了版本。
1993年,公司又推出了的微机版,充分支持在界面下的编程,它的功能越来越强大,在科技和工程界广为传播,是各种科学计算软件中用频率最高的软件。
1993年出现了,这是基于框图的仿真平台,挂接在环境上,以的强大计算功能为基础,以直观的模块框图进行仿真和计算。
提供了各种仿真工具,尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库,为系统的仿真提供了极大便利。
在平台上,拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图,并对模型进行仿真。
在平台上,仿真模型的可读性很强,这就避免了在窗口使用命令和函数仿真时,需要熟悉记忆大量M函数的麻烦,对广大工程技术人员来说,这无疑是最好的福音。
现在的都同时捆绑了,的版本也在不断地升级,从1993年的4.0/1.0版到2001年的6.1/4.1版,2002年即推出了6.5/5.0版。
已经不再是单纯的"矩阵实验室"了,它已经成为一个高级计算和仿真平台。
原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱,在使用中易编程、易拓展,并且可以解决不易解决的非线性、变系数等问题。
它能支持连续系统和离散系统的仿真,支持连续离散混合系统的仿真,也支持线性和非线性系统的仿真,并且支持多种采样频率()统的仿真,也就是不同的系统能以不同的采样频率组合,这样就可以仿真较大、较复杂的系统。
因此,各科学领域根据自己的仿真需要,以为基础,开发了大量的专用仿真程序,并把这些程序以模块的形式都放人中,形成了模块库。
的模块库实际上就是用基本语句编写的子程序集。
第二章单相半波可控整流电路
2.1原理图
单相半波阻-感性负载整流电路图如2-1所示,当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载,属于阻-感性负载的有机的励磁线圈和负载串联电抗器等。
阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。
图2-1单相半波阻-感性负载整流电路图
2.2单相半波可控整流电路建模
单相半波可控整流电路(阻—感性负载)仿真电路图如图2.2所示
图2-2单相半波可控整流电路(阻—感性负载)仿真电路图
电感参数设置如2-3。
图2-3
仿真参数,算法()15s,相对误差()13,开始时间0结束时间0.05s,如图2-4。
图2-4
脉冲参数,振幅3V,周期0.02,占空比10%,时相延迟(1/50)x(360)s,如图2-5
图2-5
电源参数,频率50,电压220v,如图2-6
图2-6电源参数
晶闸管参数,如图2-7
图2-7
2.3仿真与波形图分析
设置触发脉冲α分别为30°、60°、900、1200。
与其产生的相应波形分别如图2-8、图2-9、图2-10、图2-11。
在波形图中第一列波为脉冲波形,第二列波为负载电流波形,第三列波为晶闸管电压波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为电源电压波形。
图2-8α=30°单相半波可控整流电路(阻—感性负载)波形图
图2-9α=60°单相半波可控整流电路波形图
图2-10α=90°单相半波可控整流电路波形图
图2-11α=120°单相半波可控整流电路波形图
第三章单相全波可控整流电路
3.1原理与原理图
图3.1单相全控桥式整流电路电感性负载与其波形
(1)工作原理
在u2正半周期,触发角 α 处给晶闸管1和4加触发脉冲使其开通,=u2负载中有电感存在使负载电流不能突变,电感对负载电流起平波作用,假设负载电感很大,负载电流 连续且波形近似为一水平线,其波形如图2e)所示。
u2 过零变负时,由于电感的作用晶闸管1和4 中仍流过电流 并不关断。
至ωt=π+α 时刻,给 2 和 3 加触发脉冲,因2和3本已承受正电压,故两管导通。
2和3导通后,u2通过 2 和 3 分别向 1 和 4 施加反压使1 和4 关断,流过 1 和 4 的电流迅速转移到 2 和 3 上,此过程称为换
相,亦称换流。
至下一周期重复上述过程,如此循环下去。
(2)波形如图2(d)所示,其平均值为:
当α=0时,0=0.9U2。
α=90o时,=0。
α角的移相范围为90o。
单相桥式全控整流电路带阻感负载时,晶闸管1、4两端的电压波形如图2i)所示,晶闸管承受的最大正反向电压均为
。
晶闸管导通角θ与α无关,均为180o,其电流波形如图2b)所示,平均值和有效值分别为:
和
变压器二次电流i2的波形为正负各180o的矩形波,其相位由α角决定,有效值I2=。
3.2建立仿真模型
图3-2电路仿真模型
3.3封装模块
图3-3模块图
3.4仿真参数设置
a电源参数
图3-4
b自耦变压器参数
图3-5
c管参数:
:
0.01
:
:
1
10%:
:
:
0
:
d电阻参数
10
e脉冲参数设定:
脉冲类型为,幅值为1,周期设置为0.02,脉冲宽度设为50,延迟设为0.001。
f总参数设定
:
0.0:
0.04:
3.5仿真波形图
图3-6
第四章三相桥式全控整流电路
4.1主电路设计与原理
4.2.1建立仿真模型
启动7.1,进入后新建文档,根据晶闸管三相桥式整流电路的结构,在模型窗口建立主电路仿真模型,绘制加入同步装置和脉冲触发器等的三相桥式整流系统模型如图2所示。
双击各模块,在建立的对话框内设置相应的参数。
图4-3三相桥式系统模型整流
(1)交流电压源的参数设置
三相电源的相位互差120,设置交流峰值电压为220V,频率为50。
图4-4
(2)负载参数的设置
10欧姆,10,
图4-5
4.4电路的仿真分析
一、波形分析
图4-140°时晶闸管三相桥式整流变量输出波形
图4-1530°时晶闸管三相桥式整流变量输出波形
图4-1660°时晶闸管三相桥式整流变量输出波形
总结
通过这次基于仿真设计过程中,不仅掌握了中仿真的使用,还对单相半波可控整流电路;单相全波可控整流电路;三相桥式全控整流电路有了新的认识。
在实际电路的设计中,需要考虑电源与R、L的具体参数,可以通过改变仿真模型中的R、L的值进行分析。
在进行仿真时,不仅要掌握各种模块的功能和用法,还要掌握一定的编程技巧。
通过以前对的学习,学会了软件的基础操作,为这次的设计提供了很好的基础。
仿真的过程不仅需要过硬的理论知识基础,也需要对软件操作技巧的掌握,所以说理论与实践同样重要。
致谢
通过两周的努力,在老师和同学的辅导和帮助下,我完成了此次设计,通过此次课程设计,我再一次认识到了自学的重要性。
在仿真设计的过程中,我发现了很多细节性的问题,也出现了很多错误,经过和同学们研究、商讨最后都解决,感觉团队协作能力是非常有必要的。
通过此次设计,让我对以前所学习的电力电子和知识有了更深刻的了解,我认为此次设计让我更加巩固了所学的知识并在设计的过程中得以运用,克服了做设计过程中的困难,让我受益匪浅。
参考文献
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机械工业出版社2009
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机械工业出版社,1994
[3]赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京:
清华大学出版社,1995
[4]陈治明.电力电子器件基础[M].北京:
机械工业出版社,1992
[5]赵可斌,陈国雄.电力电子变流技术[M]..上海:
上海交大出版社,1993
[6]林渭勋,电力电子技术[M].,杭州:
浙江大学出版社,1986
[7]丁道宏.电力电子技术[M]..北京:
航空工业出版社,1990
[8]黄继昌.电子元器件应用手册[M].人民邮电出版社,2004
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