MATLAB課程設(shè)計(jì)-單相橋式全控整流電路的MATLAB設(shè)計(jì)

1、在 MATLAB 中的仿真真學(xué)號(hào)控制系統(tǒng)仿真單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載） 在 MATLAB 軟件中的仿真應(yīng)用學(xué) 生 姓 名班成級(jí)績(jī)控制與機(jī)械工程學(xué)院 2015 年 6 月 19 日緒論Matlab 以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ),把計(jì)算可視化程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)交互的工作環(huán)境中,可實(shí)現(xiàn)工程計(jì)算、 算法研究、建模和仿真、數(shù)據(jù)分析及可視化、科學(xué)和工程繪圖、應(yīng)用程序開發(fā)等功能.Simulink 是 Mat2lab 所提供的用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、 仿真和分析的集成環(huán)境,是結(jié)合了框圖界面和交互仿真能力的非線性 動(dòng) 態(tài) 系 統(tǒng) 仿 真 工 具 .Matlab5.3 與 以 前 的 MATLAB 版 本 的 最

2、大 區(qū) 別 就 是 增 加 了 電 力 系 統(tǒng) 模 塊 庫 (PowerSystemBlockset),能快速而準(zhǔn)確地對(duì)電路及電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真。1990 年 MathWorks 軟件公司為 Matlab 提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具 Simulink.作為對(duì) Matlab 語言運(yùn)算環(huán)境的擴(kuò)展,在保持 Matlab 的一般性能基礎(chǔ)上,Simulink 又增加了許多功能.它與 Matlab 及 其工具箱結(jié)合使用 , 可以完全對(duì)連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真與分析 . Simulink 與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比 ,具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)

3、點(diǎn) .Simulink 提供了 8 個(gè)子模型庫:Continuous(持續(xù)環(huán)節(jié))、Discrete(離散系統(tǒng))、Function&Tables(函數(shù)及圖表)、Math(數(shù) 學(xué)計(jì)算)、Nonlinear(非線形環(huán)節(jié))、Signals&System(信號(hào)及系統(tǒng))、Sink(輸出方式)、Source(輸入源).在以上 每個(gè)子模型庫中還包含有相應(yīng)的功能模塊,如 Source 子模塊中包含有 SineWave(正弦波)、PulseGenerator(脈 沖信號(hào) ) 、Step( 階躍信號(hào) ) 等,Sink 子模塊中包含有 scope( 示波器 ) 、 To Workspace(傳送到工作

4、空間 ) 、 XYGraph(X-Y 圖表)等. Simulink 提供了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、分析和仿真的交互環(huán)境,能夠?qū)崿F(xiàn)交互建模、交互 仿真 , 并允許用戶 擴(kuò)展仿真環(huán)境等功能 .Simulink 的專用模型庫 (Blocksets) 提供了一些專用元件集 , 使得 Simulink 的功能進(jìn)一步擴(kuò)展。12d一、單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）工作原理。單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）如圖 1 所示，電路由交流電源、整流變壓器、晶閘管、負(fù)載以 及觸發(fā)電路組成。我所要分析的問題是 為不同值時(shí)，輸出電壓及電流的波形變化。Ti2VT1VT3idauuuRbVT2 VT4圖 1其工作原理如下：（1）

5、 在 u2 正半波的（ ）區(qū)間，晶閘管 VT1、VT4 承受正向電壓，但無觸發(fā)脈沖，晶閘管 VT2、VT3 承受反向電壓。因此在 0 區(qū)間， 4 個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通。假如 4 個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則 Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。（2） 在 u2 正半波的（ ）區(qū)間，在 時(shí)刻，觸發(fā)晶閘管 VT1、VT4 使其導(dǎo)通。（3） 在 u2 負(fù)半波的（ ）區(qū)間，在 區(qū)間，晶閘管 VT2、VT3 承受正向電壓，因無觸 發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)，晶閘管 VT1、VT4 承受反向電壓也不導(dǎo)通。（4） 在 u2 負(fù)半波的（ ）區(qū)間，在 時(shí)刻，觸發(fā)晶閘管 VT2、VT3 使其元件導(dǎo)通， 負(fù)載電流沿 bVT3R

6、VT2 T 的二次繞組b 流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上， 負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。二、建立仿真模型及仿真實(shí)現(xiàn)1.參數(shù)設(shè)置在 MATLAB 工具箱的 Electrical 模塊庫中選取:AC Voltage source(交流電壓源)模塊，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行 設(shè)置。如圖 2 所示。- 1 -l圖 2在 MATLAB 工具箱 Power Electronics 中選取:Thyristor(晶閘管)模塊，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如圖 3 所示。l圖 3在 MATLAB 工具箱 Sources 庫中選取 Pulse Generator(脈沖發(fā)生器)模塊，對(duì)其參數(shù)進(jìn)

7、行設(shè)置。如圖 4 所示。通過改變 Phase delay(相位延遲)改變控制角的不同。計(jì)算方法：例如：取=30°時(shí)，對(duì)應(yīng) 時(shí)間為 t=0.02*30/360=0.02/12s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取 10%即可。圖 4- 2 -l在 MATLAB 工具箱 Elements 模塊庫中選取 Series RLC Branch(串聯(lián) RLC 支路)模塊，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè) 置。串聯(lián) RLC 支路為純電阻電路，即為單相橋式全控整流電路的電阻性負(fù)載情況，將電阻設(shè)置為 2， 如圖 5 所示。llll圖 5在 MATLAB 工具箱 Sinks 模塊庫中選取 Scope(示波器)模塊。在 M

8、ATLAB 工具箱中 Measurements 模塊庫中選取 Current Measurement(電流測(cè)量)模塊，改名為 I,其 參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。在 MATLAB 工具箱中 Measurements 模塊庫中選取 Voltage Measurement(電壓測(cè)量)模塊，改名為 U,其 參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。在 MATLAB 工具箱 Sinks 模塊庫中選取 Demux(解復(fù)用)模塊。2 設(shè)計(jì)電路圖將各元件按照原理圖連線即可得到電路圖模型。如下圖圖 7 所示。圖 7在觸發(fā)脈沖為 0º，30º，60º，90º，120º和 180º下，示

9、波器依次顯示了 Ug(觸發(fā)信號(hào))Uab(電源電壓)Uvt(晶- 3 -閘管電壓)Ivt(晶閘管電流)Id(負(fù)載電流)Ud(負(fù)載電壓)波形圖。 =0º時(shí)，波形圖如圖 8 所示。圖 8 =30º時(shí)，波形圖如圖 9 所示。- 4 -圖 9 =60º時(shí)，波形圖如圖 10 所示。圖 10 =90º時(shí)，波形圖如圖 11 所示。圖 11- 5 - =120º時(shí)，波形圖如圖 12 所示。圖 12 =180º時(shí)，波形圖如圖 13 所示。圖 13- 6 -三、仿真結(jié)果分析及總結(jié)1、仿真結(jié)果分析從上面的仿真結(jié)果可以看出，仿真的結(jié)果與理論分析的結(jié)果基本一致：第一，帶電阻負(fù)載時(shí)，電源電壓過零時(shí)，晶閘管自然關(guān)斷 。第二，帶電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻電壓與電流波形相同，成線性關(guān)系。2、總結(jié)單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）是典型