電力電子電路仿真技術(shù)應(yīng)用畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課題名稱：電力電子路仿真技術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　起訖時(shí)間：2012年2月13日～2012年4月6日</p><p>　　電力電子電路仿真技術(shù)的應(yīng)用</p><p><

2、b>　　摘 要 </b></p><p>　　本文是用MATLAB/SIMULINK實(shí)現(xiàn)電力電子有關(guān)電路的計(jì)算機(jī)仿真的畢業(yè)設(shè)計(jì)。論文給出了單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路、三相半波有源逆變電路、三相橋式全控整流電路的實(shí)驗(yàn)原理圖、 MATLAB系統(tǒng)模型圖、及仿真結(jié)果圖。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果都表明：MATLAB在電力電子有關(guān)電路計(jì)算機(jī)仿真上的應(yīng)用是十分廣泛的。尤其是電力系

3、統(tǒng)工具箱－Power System Blockset（PSB）使得電力系統(tǒng)的仿真更加方便。</p><p>　　關(guān)鍵詞 MATLAB SIMULINK PSB 電力電子相關(guān)電路</p><p>　　The Calculator Really Imitate Of Electric</p><p>　　Power Electronics Technique&

4、lt;/p><p>　　Abstract This text really is a calculator to realizes with the MATLAB/ SIMULINK relevant electric circuit in electronics in electric power to imitate graduate design。The thesis gave single mutually

5、 the half wave can control to commutate the electric circuit、Single mutually bridge all of the types control to commutate the electric circuit、Three mutually the half wave can control to commutate the electric circuit、Th

6、ree mutually half wave contain source 逆 change the electric circuit、Three mutually</p><p>　　Keywords MATLAB SIMULINK PSB Related electric circuit in electronics in electric power</p><p>&l

7、t;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章MATLAB軟件介紹1</p><p>　　1.1MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)1</p><p>　　1.2MATLAB環(huán)境1</p><p>　　1.3Simulin利用仿真

8、軟件實(shí)施的虛擬實(shí)驗(yàn)k簡(jiǎn)介1</p><p>　　第二章利用仿真軟件實(shí)施的虛擬實(shí)驗(yàn)</p><p>　　2.1單相半波可控整流電路..2</p><p>　　2.2單相橋式全控整流電路10</p><p>　　2.3三相半波可控整流電路13</p><p>　　2.4三相半波有源逆變電路16</p>

9、<p>　　2.5三相橋式半控整流電路20</p><p>　　第三章利用仿真軟件實(shí)施的輔助設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1直流升壓變換器設(shè)計(jì)..23</p><p><b>　　小 結(jié)26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><

10、;p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　附錄1 </b></p><p><b>　　附錄2</b></p><p>　　引言 MATLAB是由Math Works公司出版發(fā)行的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，為了準(zhǔn)確建立系統(tǒng)模型和進(jìn)行仿真分析，Math Works在MAT

11、LAB中提供了系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具一SIMULINK。其有兩個(gè)明顯功能：仿真與連接，即通過鼠標(biāo)在模型窗口畫出所系統(tǒng)的模型，然后可直接對(duì)系統(tǒng)仿真。這種做法使一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)模型建立和仿真變得十分容易。[4][2] 在1998年，MathWoIks推出了電力系統(tǒng)仿真的電力系統(tǒng)工具箱－Power System Blockset（PSB）。其中包括了電路仿真所需的各種元件模型，包括有電源模塊、基礎(chǔ)電路模塊、電力電子模塊、電機(jī)模塊、連線

12、器模塊、檢測(cè)模塊以及附加功率模塊等七種模塊庫。每個(gè)模塊庫中包含各種基本元件模型，如電源模塊中有直流電壓、電流源，交流電壓源、電流源，受控電壓源、電流源等五種電源模型。電力電子模塊庫包含了理想開關(guān)元件、晶閘管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、可關(guān)斷晶閘管等多種功率開關(guān)元件模型；電機(jī)模塊庫中包含了各種電機(jī)模型。如異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)等。只需將模塊中的元件拖到SIMULINK窗口中，通過參數(shù)設(shè)置對(duì)話框設(shè)置參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)電</p>

13、<p>　　由于本文是對(duì)基本電路一個(gè)個(gè)進(jìn)行仿真，采用實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式會(huì)比較簡(jiǎn)單，明了，所以格式會(huì)和一般的論文有所不同。</p><p>　　第一章MATLAB軟件的介紹</p><p>　　1.1MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)</p><p>　　MATLAB軟件語言系統(tǒng)是當(dāng)今流行的第四代技術(shù)機(jī)語言，由于他在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)建模與仿真、圖形圖像處理、網(wǎng)絡(luò)控制

14、、自動(dòng)控制、通信系統(tǒng)、DPS處理系統(tǒng)、航天航空、生物醫(yī)學(xué)、財(cái)務(wù)、電子商務(wù)等不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以及自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，目前MATLAB受到各領(lǐng)域的推崇和關(guān)注。</p><p>　　學(xué)習(xí)一種軟件，首先需要了解他的特點(diǎn)、使用環(huán)境、最基本的使用方法和重要的操作技巧。本章的目的在于使MATLAB軟件的初學(xué)者，能夠借助本章的學(xué)習(xí)，為深入理解后續(xù)章節(jié)的內(nèi)容，奠定必要的知識(shí)與方法基礎(chǔ)</p><p>　　1.

15、2MATLAB環(huán)境</p><p>　　MATLAB既是一種語言，又是一個(gè)編程環(huán)境。這一節(jié)將集中介紹MATLAB提供的編程環(huán)境。作為一個(gè)編程環(huán)境，MATLAB提供了很多便于用戶管理變量、輸入輸出數(shù)據(jù)以及生成管理M文件的工具。所謂M文件，就是用MATLAB語言編寫的、可在MATLAB中運(yùn)行的程序。單擊MATLAB的桌面快捷方式，可以直接啟動(dòng)MATLAB軟件，啟動(dòng)后的MATLAB操作界面默認(rèn)情況。MATLAB最常用的

16、窗口有命令窗口、歷史命令窗口、工作空間、當(dāng)前目錄瀏覽器、內(nèi)存數(shù)組編輯器，M文件編輯/調(diào)試器、幫助導(dǎo)航系統(tǒng)和開始按鈕。</p><p>　　1.3Simulink簡(jiǎn)介</p><p>　　Sinulink是MATLAB的一個(gè)附件組件，為用戶提供了一個(gè)建模與仿真的工作平臺(tái)。由于他的許多功能都是基于MATLAB軟件平臺(tái)的，而且必須在MATLAB環(huán)境下運(yùn)行，有恩也將Simulink稱之為MATLA

17、B的一個(gè)工具箱。他能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模與仿真的環(huán)境集成，且可以根據(jù)設(shè)計(jì)及使用的要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改與優(yōu)化，以提高系統(tǒng)工作的性能，實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)的目的。</p><p>　　第二章利用仿真軟件實(shí)施的虛擬實(shí)驗(yàn)</p><p>　　2.1單相半波可控整流電路</p><p>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆諉蜗喟氩煽卣麟娐稭ATLAB仿真方法，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。</p>

18、<p>　　實(shí)驗(yàn)原理：圖為單相半波可控整流器原理圖及接電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載時(shí)的原理圖。電阻性負(fù)載的特點(diǎn)是電壓和電流成正比，波形相同并且同相位，電流可以突變。</p><p>　　負(fù)載端電壓=0.45 (1+)/2.[1]</p><p>　　式中，為變壓器二次側(cè)相電壓，為晶閘管出發(fā)控制角。</p><p>　　圖2-1單向半波可控整流器原理圖<

19、/p><p>　　對(duì)電感性負(fù)載，當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)對(duì)負(fù)載電流的變化有阻止作用，使得負(fù)載電流不能突變。當(dāng)電流增大時(shí)，電感吸收能量?jī)?chǔ)存，電感的感應(yīng)電勢(shì)阻止電流增大；當(dāng)電流減少時(shí)，電感釋放出能量，感應(yīng)電勢(shì)阻止電流的減少，輸出電壓，電流有相位差。</p><p>　　通過改變觸發(fā)角的大小，直流輸出電壓的波形發(fā)生變化，負(fù)載上的輸出電壓平均值發(fā)生變化。當(dāng)=，由于晶閘管只

20、在電源電壓正半波（～）內(nèi)導(dǎo)通。輸出電壓為極性不變但瞬時(shí)值會(huì)變化 的脈動(dòng)直流。所以稱半波整流。</p><p><b>　　觸發(fā)延遲角與導(dǎo)通角</b></p><p>　　觸發(fā)延遲角也稱觸發(fā)角或延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到剛導(dǎo)通時(shí)之間的點(diǎn)角度。導(dǎo)通角是指晶閘管在一周期內(nèi)處于通態(tài)的電角度。出電壓?jiǎn)蜗喟氩煽卣髌髟陔娮栊载?fù)載情況下，控制角與導(dǎo)通角的關(guān)系為<

21、/p><p><b>　　+=180[1]</b></p><p><b>　　移相與移相范圍</b></p><p>　　移相是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角的大小。</p><p>　　移相范圍是指觸發(fā)脈沖的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～

22、180。</p><p><b>　　計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　帶電阻性負(fù)載的仿真實(shí)驗(yàn)</p><p>　　啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入SINMULINK后新建文檔，繪制單相半波可控整流器結(jié)構(gòu)模型圖，如圖2-2所示。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。</p><p>　　晶閘管元件參數(shù)設(shè)置[3]&l

23、t;/p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p>　　圖2-2 仿真模型圖及可關(guān)斷晶閘管元件的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　雙擊晶閘管模塊，元件參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如下。</p><p>　　晶閘管元件內(nèi)電阻，單位為

24、。</p><p>　　晶閘管元件內(nèi)電感，單位為。注意，電感不能設(shè)置為0。</p><p>　　晶閘管元件的正向管壓降,單位為。</p><p>　　電流下降到10%的時(shí)間，單位為秒（s）。</p><p>　　電流拖尾時(shí)間，單位為秒（s）。</p><p>　　初始電流，單位為，與晶閘管元件初始電流的設(shè)置相同。通常將

25、設(shè)置為0 。</p><p>　　緩沖電阻，單位為，為了在模型中消除 緩沖電路，可將參數(shù)設(shè)置為inf。</p><p>　　緩沖電容，單位為，為了在模型中消除 緩沖電路，可將緩沖電容設(shè)置為0。為了得到純電阻，可將電容C參數(shù)設(shè)置為inf。</p><p>　　仿真含有可關(guān)斷晶閘管的電路時(shí)，必須使用剛性積分算法。通常使用ode23tb或ode15s，以獲得較快的仿真速度

26、。</p><p>　　單個(gè)電阻，電容，電感元件的參數(shù)設(shè)置[3]</p><p>　　雙擊RLC模塊，單個(gè)電阻，電容，電感元件的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如下，本例中設(shè)置電阻R=10，電感L=0H，電容C為inf。串聯(lián)RLC分支與并聯(lián)RLC分支的設(shè)置方法如下表2-3 。</p><p>　　圖2-3 單個(gè)電阻、電容、電感元件的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p>&

27、lt;p>　　單個(gè)電阻.電容.電感元件的參數(shù)</p><p>　　固定時(shí)間間隔的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置[3]</p><p>　　雙擊脈沖發(fā)生器模塊(Pulse), 固定時(shí)間間隔的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如下。本例中振幅設(shè)置為5，周期與電源電壓設(shè)置的一致，為0.02s（即頻率為50），脈沖寬度為2，初相位（控制角）為0.0025（45）</p><p>　　圖2-

28、4固定時(shí)間間隔的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　電源電壓的參數(shù)設(shè)置[3]</p><p>　　雙擊電源電壓的模塊，參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如下，本例中電源電壓的幅值為100V，初相位為0，電源電壓的周期與固定時(shí)間間隔的脈沖發(fā)生起的周期都為0.02s。</p><p>　　圖2-5電源電壓的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>

29、　　仿真參數(shù)設(shè)置[3]</b></p><p>　　選擇“Simulation”菜單中的“Simulation parametes”命令，出現(xiàn)仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如下，本例選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為0.001。開始仿真時(shí)間設(shè)置為0.0，停止仿真時(shí)間設(shè)置為0.1</p><p><b>　　.</b></p><p>　　

30、圖2-6仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　信號(hào)標(biāo)簽的傳遞[3]</p><p>　　信號(hào)標(biāo)簽傳遞的方法有兩種：</p><p>　　選擇信號(hào)線并雙擊，在信號(hào)標(biāo)簽編輯框中輸入“<>”，在此括號(hào)中輸入信號(hào)標(biāo)簽即可傳遞信號(hào)標(biāo)簽，然后選擇“Edit”菜單中的“Update Diagram”命令來刷新模型。</p><p>　　選擇信

31、號(hào)線，然后選擇“Edit”菜單中的“Signal Properties”命令；或單擊右鍵，選擇彈出快捷菜單中的“Signal Properties”，出現(xiàn)對(duì)話框，在“Signal name”下寫上信號(hào)線的名稱。當(dāng)一個(gè)帶有標(biāo)簽的信號(hào)與Scope模塊連接時(shí)，信號(hào)標(biāo)簽將作為標(biāo)題顯示。</p><p><b>　　仿真 </b></p><p>　　單擊“Simulati

32、on”菜單下的“Start”命令進(jìn)行仿真。雙擊示波器模塊，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　控制角為 控制角為</p><p>　　示波器參數(shù)的設(shè)置[3]</p><p>　　單擊示波器工具欄的“Scope parameters”圖標(biāo)，出現(xiàn)“General”選項(xiàng)卡和Data history” 選項(xiàng)卡對(duì)話框。本例中設(shè)

33、置的坐標(biāo)系樹木為6，顯示時(shí)間為0.1（設(shè)置的是橫坐標(biāo)）坐標(biāo)標(biāo)簽為all。</p><p>　　單擊右鍵，選擇彈出快捷菜單中發(fā)“Axes properties”命令，出現(xiàn)示波器的縱坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。本對(duì)話框設(shè)置的是觸發(fā)信號(hào)縱坐標(biāo)。</p><p>　　“General”和“ Data History”選項(xiàng)卡對(duì)話框</p><p>　　示波器的縱坐標(biāo)2.3.2帶電阻電

34、感性負(fù)載的仿真試驗(yàn)</p><p>　　帶電阻電感性負(fù)載的仿真與帶電阻性負(fù)載的仿真方法基本上是相同的。但是需要將RLC的串聯(lián)分支設(shè)置為電阻電感性負(fù)載。在本例中，設(shè)置電阻R=1,L=0.01H,電容為inf。下圖分別為控制角為0和45時(shí)的仿真結(jié)果。</p><p>　　控制角為 控制角為</p><p>　　2.2單相橋式全

35、控整流電路</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　掌握單相橋式全控整流負(fù)載電路MATLAB的仿真方法，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原理：</b></p><p>　　電路如圖所示，圖中DJK03是實(shí)驗(yàn)裝置上的晶閘管出發(fā)控制電路，假設(shè)電路已工作在

36、穩(wěn)態(tài)。</p><p>　　圖2-7帶電阻電感性負(fù)載的單相橋式全控整流試驗(yàn)原理圖</p><p>　　在正半周期，觸發(fā)角處給 和加觸發(fā)脈沖使其開通，=。負(fù)載中有電感存在是負(fù)載電流不能突變，電感對(duì)負(fù)載電流起平波作用，假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流連續(xù)且波形近似為一水平線，過0邊負(fù)時(shí)，由于電感的 作用晶閘管和仍流過電流，并不關(guān)斷。至t=+時(shí)，給和加觸發(fā)脈沖，因?yàn)楹鸵呀?jīng)承受正電壓，所以兩管導(dǎo)通。和

37、導(dǎo)通后，通過和分別想和施加反壓是和關(guān)斷，流過和的電流轉(zhuǎn)移到和上，此過程為換相或換流。至下一周期重復(fù)上述過程，如此循環(huán)，</p><p>　　其平均值為： =[1]</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)仿真</b></p><p>　　帶電阻電感性負(fù)載的仿真：</p><p>　　啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入SIMULINK后建文檔

38、，繪制單相橋式全控整流電路模型，如圖，雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框內(nèi)設(shè)置各模塊。</p><p>　　圖2-8 仿真模型圖</p><p>　　注意：觸發(fā)脈沖“Pulse”和“Pulse2”的控制角必須相同，“Pulse1”和“Pulse3”的控制角設(shè)置必須相同，否則會(huì)燒壞晶閘管。</p><p>　　設(shè)置好各模塊參數(shù)，單擊工具欄的◣按鈕或“Simulati

39、on”菜單下的“Start”命令進(jìn)行仿真。雙擊各模塊，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　控制角為 控制角為</p><p>　　2.3三相半波可控整流電路</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　掌握三相半波可控整流電路MATLAB的仿真方法

40、，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原理：</b></p><p>　　三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，圖中用了三個(gè)晶閘管，與單向電路比較，其輸出電壓脈沖小，輸出功率大。不足之處是晶閘管電流即變壓器的副邊電流在一個(gè)周期內(nèi)只有三分之一的時(shí)間有電流流過，變壓器利用率較低。</p><p>　　圖2-9 三相半波可控整流電

41、路試驗(yàn)原理圖</p><p>　　三相半波可控整流電壓平均值的計(jì)算分兩種情況：</p><p>　　2.2.1 ≤時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：</p><p><b>　　===</b></p><p>　　2.2.2 >時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，有：</p><p>　　==[1+]=[+]</

42、p><p>　　負(fù)載電流的平均值為：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　晶閘管電流平均值：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　如果負(fù)載為電阻電感性負(fù)載，且L值很大，整流電流的波形基本是平直的

43、，流過晶閘管的電流接近矩形波。</p><p>　　小于時(shí)，整流電壓波形與電阻性負(fù)載時(shí)相同，因?yàn)樵趦煞N負(fù)載情況下，負(fù)載電流均連續(xù)。大于時(shí)，例如=，當(dāng)過時(shí)，由于電感的存在，組織電流下降因而</p><p>　　繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶閘管的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，由導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向施加反壓使其關(guān)斷。在這種情況下波形中出現(xiàn)負(fù)的部分，若變大，波形負(fù)的部分變多，若=時(shí)，波形中正負(fù)面積相等，的

44、平均值為。所以電阻電感性負(fù)載時(shí)的移相范圍為。[3]</p><p>　　負(fù)載電流連續(xù) =</p><p>　　輸出電流平均值 =</p><p>　　晶閘管電流有效值 ===</p><p>　　晶閘管電流平均值 =</p><p>　　晶閘管通態(tài)平均電流 =（

45、～）</p><p><b>　　2.3實(shí)驗(yàn)仿真：</b></p><p>　　2.3.1帶電阻性負(fù)載的仿真</p><p>　　啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入SIMULINK后新建文檔，繪制三相半波整流系統(tǒng)模型如圖。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。</p><p>　　圖2-10三相半波整流系統(tǒng)模型圖</p&

46、gt;<p>　　交流電壓源的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，按要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，主要的參數(shù)有交流峰值電壓，相位和頻率。三相電源的相位互差。設(shè)置交流峰值電壓為，頻率為。</p><p><b>　　晶閘管的參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　=，=，=，=，=-（） </p><p>&

47、lt;b>　　負(fù)載的參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　，，。</b></p><p>　　脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　觸發(fā)信號(hào)的參數(shù)設(shè)置是難點(diǎn)。打開脈沖發(fā)生器模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，對(duì)Pulse，Pulse1，Pulse2進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。由于交流電壓源的頻率為，則Pulse，Pulse1，

48、Pulse2的脈沖周期為，脈沖寬度設(shè)置為脈寬的50%，脈沖高度為5，脈沖移相角通過“相位角延遲”對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)給出了為和時(shí)的工作情況，分別對(duì)應(yīng)在整流狀態(tài)，中間狀態(tài)和逆變狀態(tài)。三相半波電路的移相角零為定在三相交流電壓的自然換流點(diǎn)，所以在計(jì)算相位角延遲逆變時(shí)間時(shí)，還必須再增加相位，在電源頻率為時(shí)，這個(gè)角度對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間為，另外，Pulse，Pulse1，Pulse2依次延遲。</p

49、><p>　　打開仿真/參數(shù)窗，選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為。開始仿真時(shí)間為0，停止時(shí)間設(shè)置為0.1。</p><p>　　設(shè)置好各模塊參數(shù)時(shí)，單擊工具欄的◣按鈕，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　重新設(shè)置Pulse模塊的參數(shù)，模塊中的其他參數(shù)不變，改變觸發(fā)角，當(dāng)=時(shí)，Pulse延遲，Pulse1延遲，Pulse2延遲。</p><p&

50、gt;　　單擊工具欄的◣按鈕，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　控制角為 控制角為</p><p>　　三相半波整流帶電阻電感性負(fù)載</p><p>　　三相半波整流帶電阻電感性負(fù)載也如上圖，但負(fù)載設(shè)置，，控制角設(shè)置如下。</p><p>　　，Pulse延遲，Pulse1延遲，Pulse2延遲&

51、lt;/p><p>　　單擊工具欄的◣按鈕，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　=，Pulse延遲，Pulse1延遲，Pulse2延遲。</p><p>　　單擊工具欄的◣按鈕，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　2.4三相半波有源逆變電路</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p&

52、gt;<p>　　掌握三相半波有源逆變電路MATLAB的仿真方法，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原理：</b></p><p>　　圖2-11三相半波有源逆變實(shí)驗(yàn)原理圖</p><p>　　圖2-11為三相半波有源逆變實(shí)驗(yàn)原理圖，假設(shè)電感很大，維持直流電流近似為一個(gè)三相橋式有源逆變電路恒定值，負(fù)載為一直流電

53、源E。如果需要三相半波整流器運(yùn)行在逆變狀態(tài)，由于晶閘管具有單向?qū)щ娦?，使得電流方向不變，為?shí)現(xiàn)有源逆變必須使控制角>，為負(fù)，電源E的極性與圖上的一致，且|E|>||，直流電源E輸出功率，通過有源逆變送回電網(wǎng)。需要說明的是，無論在整流工作狀態(tài)或在逆變工作狀態(tài)，晶閘管總是受到正向電壓才能被導(dǎo)通，晶閘管的導(dǎo)電順序不變，逆變器運(yùn)行時(shí)，輸出電壓的極性改變，為負(fù)值，處于關(guān)斷狀態(tài)停止導(dǎo)電的晶閘管承受反向電壓 的時(shí)間明顯比在整流器運(yùn)行時(shí)縮短

54、了很多。</p><p>　　整流和逆變的區(qū)別就是控制角的不同。當(dāng)0<<時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)；當(dāng)<<時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)。</p><p>　　有關(guān)有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算，歸納如下。</p><p>　　逆變專題的控制角為逆變角，滿足：</p><p><b>　　=</b></p&

55、gt;<p><b>　　輸出電壓的平均值：</b></p><p>　　輸出直流電流的平均值為：</p><p>　　每個(gè)晶閘管導(dǎo)通，故流過晶閘管的電流有效值為：</p><p>　　晶閘管可選用實(shí)驗(yàn)裝置上的正橋，電感=，電阻選用滑線變阻器。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)仿真</b&g

56、t;</p><p>　　啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入SIMULINK文檔，繪制三相半波有源逆變系統(tǒng)模型。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。</p><p>　　圖2-12 仿真模型圖</p><p><b>　　交流電壓源的設(shè)置</b></p><p>　　打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，按要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，主要的參數(shù)有交流峰

57、值電壓、相位和頻率。三相電源的相位互差，設(shè)置交流峰值電壓為100V，頻率為25。</p><p><b>　　晶閘管的參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　負(fù)載的參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　將E設(shè)置為120V，大于晶閘管三相半波整流電壓的峰值。</p><p>　　脈沖發(fā)生器模塊（

58、Pulse）的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　本例中，觸發(fā)信號(hào)1與觸發(fā)信號(hào)2的振幅設(shè)置為5V，周期與電源電壓設(shè)置一致，為0.02s（即頻率為50hz），脈沖寬度為2。本例中，當(dāng)時(shí)，Pulse延遲0.01s，Pulse1延遲0.0233s，Pulse2延遲0.0366s。時(shí)，Pulse延遲0.0133s，Pulse1延遲0.0266S，Pulse2延遲0.0398s。當(dāng)時(shí)，Pulse延遲0.0166s，Pulse1延

59、遲0.0299s，Pulse2延遲0.0432s。</p><p>　　打開仿真/參數(shù)窗，選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為，開始仿真時(shí)間為0，停止時(shí)間為0.1。</p><p>　　設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的◣按鈕，得到仿真結(jié)果 。</p><p>　　控制角為 控制角為</p><p>

60、;<b>　　控制角為</b></p><p>　　2.5三相橋式半控整流電路</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?lt;/b></p><p>　　掌握三相橋式半控整流電路matlab的仿真方法，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)原理：</b></p&

61、gt;<p>　　在中等容量的整流裝置或要求不可逆的電力拖動(dòng)中，可采用三相全控整流電路更簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)的三相橋式半控整流電路。它由共陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽極接法的三相半波不可控整流電路串聯(lián)而成，因此具有可控與不可控的特性。共陽極組三個(gè)整流二極管總是在自然換流點(diǎn)換流，使電流換到比陰極電位更低的一相，而共陰極組三個(gè)晶閘則要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的一個(gè)。輸出整流電壓的波形是三組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管的

62、控制角，可獲得的直流可調(diào)電壓。</p><p>　　具體電路如圖所示，電阻用滑線變阻器，接成并聯(lián)形式。</p><p>　　圖2-13三相橋式半控整流電路試驗(yàn)原理圖</p><p><b>　　`實(shí)驗(yàn)仿真：</b></p><p>　　三相橋式半控整流電路供電給電阻電感性負(fù)載</p><p>　　

63、啟動(dòng)matlab，進(jìn)入simulink后新建文檔，繪制三相橋式半控整流電路模型如圖，雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。</p><p>　　圖2-14 仿真模型圖</p><p>　　交流電壓源的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，按要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，主要的參數(shù)有交流峰值電壓，相位和頻率，三相電源的相位互差，設(shè)置交流峰值電壓為，頻率

64、為。</p><p><b>　　晶閘管的參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　=，=，=，=，=（）。</p><p><b>　　負(fù)載的參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)

65、設(shè)置</p><p>　　脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)設(shè)置 是本例的難點(diǎn)，打開脈沖發(fā)生器模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，對(duì)Pulse,Pulse1,Pulse2模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。由于交流電壓源的頻率為25Hz，則Pulse,Pulse1,Pulse2模塊中的脈沖通過“相位角延遲”對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　當(dāng)控制角=0時(shí)，Pulse為0.0033s，Pulse1為0.0165s, P

66、ulse2為0.0297s。當(dāng)=60時(shí)，Pulse延遲0.01s，Pulse1延遲0.0233s，Pulse2延遲0.0366s。</p><p>　　打開仿真/參數(shù)窗周期為0.04s，脈沖寬度設(shè)置為脈寬的50%，脈沖寬度為5，脈沖移相角，選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為—3（1），開始仿真時(shí)間為0，停止時(shí)間設(shè)置為0.1。</p><p>　　設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的◣按鈕

67、，得到仿真結(jié)果。</p><p>　　控制角為 控制角為 </p><p>　　第三章 利用仿真軟件實(shí)施的輔助設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1直流升壓變換器設(shè)計(jì)</p><p>　　直流升壓變換器（Boost Chopper）用于需要提升直流電壓的場(chǎng)合，其原理電路如圖3-1所示。圖中IGBT

68、導(dǎo)通時(shí)，電流由電源E經(jīng)升壓電感L和開關(guān)VT形成回路，電感L的電流增加，電感儲(chǔ)能；當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)和直流電源電壓串聯(lián)后共同向負(fù)載供電，由于在IGBT關(guān)斷時(shí)電感的反電動(dòng)勢(shì)和直流電源電壓串聯(lián)方向相同互相疊加，從而在負(fù)載側(cè)得到高于電源的電壓。二極管的作用是阻斷IGBT導(dǎo)通時(shí)，電容的放電回路。直流升壓變換器的輸出電壓U0=1/1-aE，其電感和電容值選擇，同樣可以通過仿真來確定。</p><p>　　已

69、知直流電源24V，要求將電壓提升到100V，且輸出電壓的脈動(dòng)控制在10 %以內(nèi)，負(fù)載的等值電阻為5Ω。設(shè)計(jì)一個(gè)直流升壓變換器并選擇斬波頻率、電感和電容參數(shù)。</p><p><b>　　仿真設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　　1）根據(jù)直流升壓變換器原理電路建立變換器的仿真模型，如圖3-2所示。</p><p>　　2）設(shè)置元器件參數(shù)。取脈沖

70、發(fā)生器脈沖周期為Ts=0.2ms，脈沖占空比：a=U0-E/U0=100-24/100=0.76，取脈沖寬度為76%,初選L=0.1mH C=100uF。</p><p>　　圖3-1 直流升壓斬波器仿真模型圖</p><p>　　3）設(shè)置仿真參數(shù)，取仿真時(shí)間為0.01s，仿真算法ode15.</p><p>　　觀察仿真結(jié)果，從圖3-2可見，選擇的參數(shù)以能滿足

71、要求，輸出電壓達(dá)到100V，脈動(dòng)在10%以內(nèi)。如果需要進(jìn)一步減少輸出電壓波動(dòng)，可以提高脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的周期，并選擇多組LC參數(shù)比較，以得到更滿意的結(jié)果。</p><p><b>　　圖3-2 </b></p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　圖2</b><

72、/p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　經(jīng)過4種參數(shù)比較發(fā)現(xiàn)圖3的仿真模型結(jié)果比較理想，因此得出結(jié)論周期要</p><p><b>　　小點(diǎn)電容要大點(diǎn)。</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過本次

73、畢業(yè)設(shè)計(jì)，成功完成了對(duì)電力電子技術(shù)中的單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相半波有源逆變電路、直流升壓變換器的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)踐證明了MATLAB/SIMUINK在電力電子仿真上的廣泛應(yīng)用。尤其在數(shù)值計(jì)算應(yīng)用最廣的電氣信息類學(xué)科中，熟練掌握MATLAB可以大大提高分析研究的效率。是理工科學(xué)生應(yīng)熟練掌握的一門技術(shù)。 </p><p>　　由于條件和作者水平

74、有限，有關(guān)電力電子的其它方面，諸如直-直變換電路、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理等方面都沒有涉及。這些方面有待進(jìn)一步的探索和研究，也是作者在今后工作中的重點(diǎn)</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，作者對(duì)電力電子和MATLAB都有了進(jìn)一步的了解和掌握，尤其是MATLAB，在設(shè)計(jì)的過程中有了更好的掌握。</p>

75、<p>　　同時(shí)學(xué)習(xí)方法也在實(shí)驗(yàn)的過程中有了提高，認(rèn)識(shí)到光掌握書本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，那樣在實(shí)際應(yīng)用時(shí)很容易陷入無從下手的地步。還是要掌握技能，這樣在實(shí)際應(yīng)用時(shí)才能做到不慌亂。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)歷了很多挫折，才真正體會(huì)到要想成功必須不怕困難，只要迎著困難而上才能克服它戰(zhàn)勝它。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)也得到了xx老師的細(xì)心指導(dǎo)和時(shí)常的督促，才使我在實(shí)驗(yàn)的過程中沒因?yàn)槎栊院屠щy而退縮，更在我遇到解決不了

76、問題的時(shí)候引導(dǎo)我，和我一起解決問題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]林飛，杜欣.電力電子技術(shù)與MATLAB[M]仿真.中國電力出版社.2009年1月</p><p>　　[2] 洪乃剛.電力電子，電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2010年2月</p><p>　　

77、[3]王兆安 黃俊等 電力電子技術(shù)[M]（第四版）機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[4]張曉華主編 控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD [M] 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[5]李傳琦主編 電力電子技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)[M] 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[6] 劉錦波等編著.《電機(jī)與拖動(dòng)》.清華大學(xué)出版社. 2011年01月 </p>&l