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电力电子器件matlab仿真.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.23M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    基于MATLAB的整流电路仿真分析
    MATLAB-based simulation analysis of the rectifier
    第一章 三相桥式全控整流电路的仿真
    1.1 电路的构成及工作特点 　　
    1.2 建模及仿真
    1.3参数设置及仿真
    1.4 故障分析
    1.5 小结　　
    第二章　基于MATLAB的单相桥式整流电路仿真分析
    2.1　单相桥式半控整流电路
    2.2 单相桥式半控整流电路带纯电阻性负载情况
    2.3 单相桥式全控整流电路
    2.4 单相桥式全控整流电路带纯电阻性负载情况
    2.5 单相桥式全控整流电路带电阻电感性负载情况
    结论
    参考文献：
    致谢
    密级： 公开 科学技术学院 NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR （2008— 2012 年） 题 目 基于 MATLAB 的整流电路仿真分析 学 科 部： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期：
    目 录 摘要 ...................................................................................................................................................Ⅰ Abstract............................................................................................................................................. Ⅱ 第一章 三相桥式全控整流电路的仿真 .......................................................................................... 1 1.1 电路的构成及工作特点 ..................................................................................................... 1 1.2 建模及仿真......................................................................................................................... 2 1.3 参数设置及仿真 .................................................................................................................. 3 1.4 故障分析 ............................................................................................................................. 4 1.5 小结 ......................................................................................................................................5 第二章 基于 MATLAB 的单相桥式整流电路仿真分析 ....................................................................6 2.1 单相桥式半控整流电路................................................................................................... 6 2.2 单相桥式半控整流电路带纯电阻性负载情况 ...............................................................8 2.3 单相桥式全控整流电路................................................................................................. 12 2.4 单相桥式全控整流电路带纯电阻性负载情况.............................................................14 2.5 单相桥式全控整流电路带电阻电感性负载情况.........................................................16 结论 ...................................................................................................................................................18 参考文献：.......................................................................................................................................19 致谢 ...................................................................................................................................................20
    基于 MATLAB 的整流电路仿真分析 专业： 学号： 姓名： 指导老师： 摘要：随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁 系统等领域的应用日益广泛。常用的整流电路有三相桥式全控整流电路和单相桥式可控电 路。由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、 电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Ｍ atlab 提供的可视化仿真工具 Simulink 可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且 立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用 Simulink 对 三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析。对单相桥 式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究，既进一步加深 了三相桥式全控整流电路和单相桥式可控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学 奠定良好的实验基础。 关键词：三相桥式全控整流电路，单相桥式半控整流，单相桥式全控整流，建模，仿真 Ⅰ
    MATLAB-based simulation analysis of the rectifier circuit Abstract:With the social production and scientific and technological development, the rectifier circuit in the automatic control system, measurement system and generator excitation system, and other fields increasingly widespread. Commonly used three-phase bridge rectifier circuit with full-controlled single-phase bridge rectifier circuit and control circuit. As the rectifier circuit involves the exchange of signals, DC signals and trigger signals, including thyristors, capacitors, inductors, resistors and other components, using conventional circuit analysis method appeared to be quite complicated, high-pressure situations is difficult to experiments carried out smoothly. Matlab provides a visual simulation tool Simtlink circuit simulation model can be directly set up, free to change simulation parameters and immediately available to any of the simulation results, intuitive, eliminating the need for further programming steps. In this paper, Simulink full control of three-phase bridge rectifier circuit model, for different control angle, the bridge under fault conditions were simulated analysis. Controlled single-phase bridge rectifier circuit parameters and the different nature of the work load of the comparative analysis and research, both to further deepen the three-phase full-controlled bridge rectifier circuit and controlled single-phase bridge rectifier circuit theory, while for modern power electronics experiment experimental teaching lay a good foundation. Keywords: rectifier bridge, single-phase full-controlled bridge, rectifier modeling, simulation Fully-controlled, three-phase, bridge, rectifier, circuit, single-phase, half-controlled Ⅱ
    第一章 三相桥式全控整流电路的仿真 随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系 统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控 整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号， 同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高 压情况下实验也难顺利进行。Matlab 提供的可视化仿真工具 Simtlink 可直接建立电路仿真模 型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的 步骤。本文利用 Simulink 对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况 下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子 实验教学奠定良好的实验基础。 1.1 电路的构成及工作特点 三相桥式全控整流电路原理图如图 1 所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控 整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法 (VT1，VT6，VT2)的串联组合。 图 1 三相桥式全控整流电路原理图 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保 证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉 冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3 的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变 压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3 换相一次，换相过程在共阴极组 和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内 6 个管子的组合导通顺序是 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组 T1，T3，T5 的脉冲依次 1
    相差 2π／3；同一相的上下两个桥臂，即 VT1 和 VT4，VT3 和 VT6，VT5 和 VT2 的脉冲相 差π，给分析带来了方便；当α=O 时，输出电压 Ud 一周期内的波形是 6 个线电压的包络线。 所以输出脉动直流电压频率是电源频率的 6 倍，比三相半波电路高 l 倍，脉动减小，而且每 次脉动的波形都一样，故该电路又可称为 6 脉动整流电路。同理，三相半波整流电路称为 3 脉动整流电路。α>0 时，Ud 的波形出现缺口，随着α角的增大，缺口增大，输出电压平均值 降低。当α=2π／3 时，输出电压为零，所以电阻性负载时，α的移相范围是 O～2π／3；当 O≤α≤π／3 时，电流连续，每个晶闸管导通 2π／3；当π／3≤α≤2π／3 时，电流断续，个晶闸 管导通小于 2π／3。23α=π／3 是电阻性负载电流连续和断续的分界点。 1.2 建模及仿真 根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用 Simulink 内的模块建立仿真模型如图 2 所 示。设置三个交流电压源 Va，Vb，Vc 相位角依次相差 120°，得到整流桥的三相电源。用 6 个 Thyristor 构成整流桥，实现交流电压到直流电压的转换。6 个 pulse generator 产生整流桥 的触发脉冲，且从上到下分别给 1～6 号晶闸管触发脉冲。 图 2 三相桥式全控整流电路仿真模型 2
    1.3 参数设置及仿真 三相电源的相位互差 120°，交流峰值电压为 l00 V，频率为 50 Hz。晶闸管的参数为： Rn=0．001 Ω，Lon=0．000 1 H，Vf=0 V，Rs=50 Ω，Cs=250×10-9。负载电阻性设 R=45 Ω， 电感性负载设 L=1 H。脉冲发生器脉冲宽度设置为脉宽的 50 ％，脉冲高度为 5 V，脉冲周 期为 0．016 7 s，脉冲移相角随着控制角的变化对“相位角延迟”进行设置。 根据三相桥式全控整流电路的原理图，对不同的触发角α会影响输出电压进行仿真，负 载为阻感特性。 从以上仿真波形图可知改变不同的控制角，输出电压在发生不同的变化。 (1) 当触发角α=0°时的输出电压波形如图 3 所示。 图 3 触发角α=0°时的输出电压波形图 (2) 当触发角α=60°时的输出电压波形如图 4 所示。 图 4 触发角α=60°时的输出电压波形图 3
    (3) 当触发角α=90°时的输出电压波形如图 5 所示。 图 5 触发角α=90°时的输出电压波形图 1.4 故障分析 由于高压强电流的情况，整流电路晶闸管很容易出现故障。假设以下情况对故障现象进 行仿真分析，当α=30°，负载为阻感性时，仿真分析故障产生的波形情况。 (1) 只有一个晶闸管故障波形如图 6 所示。 图 6 一个晶闸管故障波形图 (2) 同一相的两个晶闸管故障波形如图 7 所示。 图 7 同一相的两个晶闸管故障波形图 4
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