基于MATLAB單相半波整流電路仿真

1、吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 課 程 設(shè) 計 報 告題目名稱 電力電子變流電路仿真設(shè)計 院（系） 電氣信息工程系 課程名稱 電力電子技術(shù)課程設(shè)計 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 起止日期 2016.6.6-2016.6.17 成 績 目 錄摘要 ABSTRACT 第1章 緒論11.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計的主要內(nèi)容11.3 設(shè)計要求1第2章 主電路圖及單元電路2 21 單相半波可控整流電路222 單相全波可控整流電路223 三相橋式全控整流電路3第3章 MATLAB仿真與參數(shù)設(shè)置43.1 單相半波可控整流電路參數(shù)設(shè)置63.2 單相全波可控整流電路參數(shù)設(shè)置

2、73.2 三相橋式全控整流電路參數(shù)設(shè)置8第4章 仿真電路的輸出波形124.1 設(shè)置仿真參數(shù)124.2 單相半波可控整流電路輸出波形124.3 單相半波可控整流電路輸出波形144.4 單相半波可控整流電路輸出波形16結(jié)論20致謝 21參考文獻 22 吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計摘 要電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。本次整流電路設(shè)計是基于MATLAB的系統(tǒng)仿真設(shè)計。 整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和

3、濾波器等組成。它在直流電動機的調(diào)速、發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。本文是基于Matlab的三種整流電路的設(shè)計與仿真，通過對單相半波可控整流電路、單相全波可控整流電路和三相橋式可控整流電路這三種整流電路的設(shè)計和仿真，對仿真圖形進行分析，了解這三種電路的工作原理和性能。關(guān)鍵詞：MATLAB仿真；電力電子；整流 第頁 共頁吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計ABSTRACT Power electronics technology is a new technology which is applied in the field of

4、 electric power, which is the technology of using power electronic devices to transform and control power. Power electronic technology information processing based on the information of different power electronics technology is mainly used for power conversion. This rectifier circuit design is based

5、 on the MATLAB system simulation design. A rectifier circuit is a circuit that converts alternating current to direct current. Most of the rectifier circuit is composed of the transformer, the rectifier main circuit and filter. It is widely used in the field of DC motor speed regulation, generator e

6、xcitation regulation, electrolysis, electroplating and so on. Rectifier circuit is usually composed of the main circuit, filter and transformer. This paper is based on MATLAB three rectifier circuit design and simulation by design and Simulation of single phase half wave controlled rectifier, single

7、-phase full wave controlled rectifier circuit and three-phase bridge controlled rectifier circuit the rectifier circuit, carries on the analysis to the simulation graphics, understand the principle and performance of the circuit.Key words:MATLAB simulation; power electronics; rectifier 第頁 共頁吉林建筑大學(xué)城建

8、學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計第1章 緒論1.1 設(shè)計目的1. 要求對供配電的基礎(chǔ)知識有較全面和深刻的理解。 2. 通過此次課程設(shè)計，使所學(xué)的供配電知識進行全面的復(fù)習(xí)和總結(jié)，鞏固所學(xué)的 理論知識。3. 通過理論與實踐相結(jié)合，提高分析問題和解決問題的能力。4. 學(xué)會使用規(guī)范、標準及有關(guān)設(shè)計資料。5. 初步掌握設(shè)計步驟和基本內(nèi)容，掌握編寫設(shè)計說明書的基本方法。6. 在繪制施工圖方面得到了初步鍛煉。1.2 設(shè)計任務(wù) 1. 運用所學(xué)內(nèi)容，針對如下電路，進行基于MATLAB的系統(tǒng)仿真設(shè)計： (1) 單相半波可控整流電路設(shè)計； (2) 單相全波可控整流電路設(shè)計； (3) 三相橋式全控整流電路。 2. 熟悉ma

9、tlab/simulink/power system中的仿真模塊用法及功能； 3. 根據(jù)設(shè)計電路搭建仿真模型；設(shè)置參數(shù)并進行仿真1.3設(shè)計要求 1.能夠按照要求獨立完成課程設(shè)計部分； 2.學(xué)會查閱技術(shù)手冊和文獻資料； 3.熟悉基于MATLAB的仿真設(shè)計方法； 4.制定設(shè)計方案；繪制電路原理圖及其說明； 5.撰寫課程設(shè)計論文。第2章 主電路圖及單元電路2.1單相半波可控整流電路 1.電路結(jié)構(gòu) 下圖是單向半波可控整流電路原理圖，晶閘管作為開關(guān)元件，變壓器T起變換電壓和隔離的作用。圖2-1 帶電阻性負載的單相半波可控整流電路 2.工作原理 （1)在電源電壓正半波（0區(qū)間），晶閘管承受正向電壓，脈沖u

10、G在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通，形成負載電流id,負載上有輸出電壓和電流。 （2）在t=時刻，u2=0，電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負載電流為零。 （3）在電源電壓負半波（2區(qū)間），晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負載上沒有輸出電壓，負載電流為零。 （4）直到電源電壓u2的下一周期的正半波，脈沖uG在t=2+處又觸發(fā)晶閘管，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓和電流又加在負載上，如此不斷重復(fù)。2.2單相全波可控整流電路 1.電路結(jié)構(gòu) 下圖是單向全波可控整流電路原理圖，兩個晶閘管分別作為開關(guān)元件，變壓器T起變換電壓和隔離的作用。圖2-2帶電阻性負載的單相全波可控整流電路 1

11、.工作原理 在0間內(nèi)，U2 上半部對VT1為正向電壓，VT1 導(dǎo)通，在電阻R上得到上正下負的電壓；U2下半部對VT2為反向電壓，D2 不導(dǎo)通。在-2時間內(nèi)，U2 對VT2為正向電壓，VT2導(dǎo)通，在電阻R上得到的仍然是上正下負的電壓；U2下半部 對VT1為反向電壓，VT1 不導(dǎo)通。2.3三相橋式全控整流電路 1.電路結(jié)構(gòu) 三相橋式全控整理電路原理圖 習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1、VT3、 VT5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與a、b、c三相電源

12、相接的3個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5， 共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導(dǎo)通順序為 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。圖2-3 帶電阻性負載的三相橋式全控整流電路第三章MATLAB仿真與參數(shù)設(shè)置3.1單相半波可控整流電路參數(shù)設(shè)置 1.單相半波可控整流電路可分為電阻性負載、阻感性負載兩種。圖3-1帶電阻性負載的單相半波可控整流電路圖3-2帶阻感性負載的單相半波可控整流電路 2.單相半波可控整流電路仿真參數(shù)，本次仿真的時相延時角定為=30、60、90。延時時間的計算方法是 T（Phase delay項）分別

13、為0.00167、0.0033、0.005圖3-4 脈沖發(fā)生器設(shè)置圖3-5電源電壓設(shè)置圖3-6 晶閘管參數(shù)設(shè)置 負載參數(shù)當(dāng)仿真電阻性負載時設(shè)定的三個值分別為1,0,inf當(dāng)仿真阻感性負載是設(shè)定的三個值分別為1,0.025,inf圖3-7 負載參數(shù)設(shè)置3.2單相全波可控整流電路 1.單相全波可控整流電路可分為電阻性負載、阻感性負載、兩種情況。圖3-8帶電阻性負載的單相全波可控整流電路圖3-9帶阻感性負載的單相全波可控整流電路 2.單相全波可控整流電路仿真參數(shù)，本次仿真的時相延時角定為=30、60、90。延時時間的計算方法是 T（Phase delay項）分別為0.00167、0.0033、0.0

14、05，兩個脈沖發(fā)生器需要分開工作它們兩個需要延時180所以第二個脈沖發(fā)生器的T（Phase delay項）分別為0.01167、0.0133、0.015。圖3-10脈沖發(fā)生器設(shè)置圖3-11電源參數(shù)設(shè)置圖3-12變壓器參數(shù)設(shè)置3.3三相橋式全控整流電路 1.三相橋式全控整流電路可分為電阻性負載、阻感性負載、兩種情況。圖3-13帶電阻性負載的三相橋式全控整流電路圖3-14帶阻感性負載的三相橋式全控整流電路 2.三相橋式全控整流電路仿真參數(shù)設(shè)定,三個電源角度的設(shè)置分別為0-120-240。圖3-15電源參數(shù)設(shè)置圖3-16橋臂參數(shù)設(shè)置圖3-17脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置第4章 仿真電路的輸出波形4.1設(shè)置仿真

15、參數(shù) 打開仿真參數(shù)窗口，選擇ode15s算法，將相對誤差設(shè)置為1e-3，仿真開始時間設(shè)置為0，停止時間是0.6。4.2單相半波可控整流電路輸出波形1.單相半波可控整流電路（電阻性負載）當(dāng)=30、60、90時。在下列仿真圖中分別表示Id、Ud、U2。圖4-1 =30時的輸出波形圖4-2 =60時的輸出波形圖4-3 =90時的輸出波形 2.單相半波可控整流電路（阻感性負載）當(dāng)=30、60、90時。在下列仿真圖中分別表示Ud、Id、脈沖信號。圖4-4 =30時的輸出波形圖4-5 =60時的輸出波形圖4-6 =90時的輸出波形4.3單相全波可控整流電路輸出波形1.單相全波可控整流電路（電阻性負載）當(dāng)=

16、30、60、90時。在下列仿真圖中分別表示Ud、U2、Id。圖4-7 =30時的輸出波形圖4-8 =60時的輸出波形圖4-9 =90時的輸出波形2. 單相全波可控整流電路（阻感性負載）當(dāng)=30、60、90時。在下列仿真圖中分別表示Ud、U2、Id。圖4-10 =30時的輸出波形圖4-11 =60時的輸出波形圖4-12 =90時的輸出波形4.3三相橋式全控整流電路輸出波形1. 三相橋式全控整流電路（電阻性負載）當(dāng)=30、60、90時。在波形圖中第1行波為電源電壓波形，第2行波為脈沖波形，第3行波為負載電壓波形，第4行波為晶閘管電流波形。圖4-13 =30時的輸出波形圖4-14 =60時的輸出波形

17、圖4-15=90時的輸出波形2. 三相全控整流電路（阻感性負載）當(dāng)=30、60、90時。在波形圖中第1行波為電源電壓波形，第2行波為電源電流波形，第3行波為脈沖波形，第4行波為負載電壓波形，第5行波為晶閘管電壓波形。圖4-16 =30時的輸出波形圖4-17 =60時的輸出波形圖4-18 =90時的輸出波形結(jié) 論電力電子技術(shù)是這學(xué)期我們新接觸的一門課程，接觸了很多事物。這次設(shè)計的整流電路，其中又分電阻性負載，阻-感性負載，兩種情況。整流電路就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以把方向和大小改變的交流電變換為直流電。整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成

18、單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習(xí)慣上稱單向脈動性直流電壓。致謝一周的設(shè)計接近尾聲，本設(shè)計從開始到結(jié)束都是在老師的指導(dǎo)下完成的。老師為我們詳細的介紹這次課程設(shè)計的主要內(nèi)容，囑咐我們設(shè)計中的哪些問題需要特別的注意。老師仔細閱讀我們的設(shè)計，一遍又一遍的修改我們的設(shè)計，讓我們的設(shè)計更加的完善。在這次設(shè)計中，我們讓理論知識與實踐相結(jié)合，提高我們的動手能力，鞏固了以前所學(xué)的知識，也學(xué)習(xí)到了課本里沒有的知識，這些都為以后的專業(yè)課及工作提供了寶貴的經(jīng)驗。 本次設(shè)計中，老師們不僅給我提出寶

19、貴的意見，還幫助我對其加以修改和完善，因為兩位老師的精心指導(dǎo)和幫助，問題迎刃而解，我才順利的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計也傾注老師們的心血，在此對老師表示深深的謝意，感謝同學(xué)給予我?guī)椭椭С?。再次感謝老師和同學(xué)們的幫助。參考文獻1周淵深主編，電力電子技術(shù)與MATLAB仿真M.北京：中國電力出版社，20072王兆安、劉進軍主編，電力電子技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，20093張小虹主編，信號與系統(tǒng)M.北京：西安電子科技大學(xué)出版社，20094陳希有主編，電路理論基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，20065吳振揚主編，數(shù)字信號處理M.北京：東南大學(xué)出版社，20076孫萬榮主編，數(shù)字電路及系統(tǒng)設(shè)計M.北京：西安電子科技大學(xué)出版社，20077潘湘高，基于MATLAB的電力電子電路建模仿真方法的研究M. 計算機仿真，第20卷 第5期.8車子萍，基于MATLAB的虛擬信號發(fā)生設(shè)備M.電腦學(xué)習(xí)2010,2:3-49葉青娣，基于Matlab 7.0的三種仿真方法研究M.計算機與現(xiàn)代化.2010,3:65-6910郭文彬、桑林編，通信原理基于MATLAB的計算機仿真M.北京郵電大