電力電子實(shí)驗(yàn)講義

1、實(shí)驗(yàn)一 熟悉 Matlab 仿真集成工具<2 學(xué)時(shí)）1 . 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉 Matlab 的仿真集成工具Simulink 和電力仿真系統(tǒng)simpowersystem 的功能和使用方法, 鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié)使用技巧和方法，提高使用水平； b5E2RGbCAP2. 熟悉 Simpowersystem 的功能模塊，靈活運(yùn)用。2 . 實(shí)驗(yàn)要求1. 熟悉 Matlab 的仿真集成工具Simulink 的使用方法；2. 熟悉電力仿真系統(tǒng)<simpowersystem）的各個(gè)模塊模型庫(kù)；3. 熟悉電力電子器件模型；4. 熟悉變壓器和電動(dòng)機(jī)模型。3 . 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 熟悉新建空白

2、設(shè)計(jì)區(qū)的方法； 在MATLAB旨令窗口輸入“ c”后按回車鍵；在MATLAB旨令窗口選擇菜單命令File/New/Modle ; 按工具欄中的“ Simulink ”按鈕。以上三種方法均可進(jìn)入Simulink Browser ，然后再按工具欄中的“空白”按鈕即可。2. 熟 悉 Simulink Browser 中 的 子 目 錄 和 simpowersystem Blockset ；3. 熟悉 Electrical Sources 、 Elements 、 Machines 、 Power Electronics 、 p1EanqFDPw Connectors 、 Measurements、

3、Extra Library 中的功能模塊；4. 熟 悉 Simulink 窗 口 的 主 菜 單 File 、 Edit 、 View 、 Simulation 、 Format、 Tools ； DXDiTa9E3d5. 熟悉Simulink 窗口的工具欄；6. 電力電子波形圖的繪制。單相半波不控整流電路，已知交流電源電壓220V,負(fù)載電阻為 2歐姆。畫出交流電源電壓、整流輸出電壓和電流的波形RTCrpUDGiT>MATLA命令窗口鍵入命令如下id除交流電壓有效值%電阻值1 >> V=220 。 VsU2 >> R=2 。3 >> dth=Pi/36

4、0圖1I單相半波不控整導(dǎo)通角增量4 >> th=0:dth:2*pi 。%一周期中導(dǎo)通角5 >> vs=V*sqrt(2>*sin(th> 。%交流電壓6 >> ud=vs.*(vs>=0>。% 整流輸出電壓7 >> id=ud/R 。%整流輸出電流8 >> plot(th,vs>,holdCurrent plot held%畫交流電壓波形9 >> plot（th,ud,th,id>%畫整流電壓電流波形7. 模型文件命名并存盤。4 .分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)二單相橋式全控整流電路仿真<2學(xué)

5、時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉 Matlab的仿真集成工具Simulink 和電力系統(tǒng) SimPowerSystems的功能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié) 使用技巧和方法，提高使用水平；5PCzVD7HxA2 .熟悉單相橋式全控整流原理電路；2.熟悉SimPowerSystems的功能模塊，靈活運(yùn)用，舉一反三練 習(xí)。1 .熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具 SimPowerSystems的使 用方法；2 .獨(dú)立建立仿真模型；3 .進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4 .獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1 .電阻性負(fù)載時(shí)的仿真波形；ri ,>仿真時(shí)間設(shè)0.06s,仿真算法選ode15s,啟動(dòng)仿

6、真。觀察負(fù)載電阻兩端的電壓波形和電流波形；觀察晶閘管的電流波形和電壓波形。本例中晶閘管的觸發(fā)采用簡(jiǎn)單的脈沖觸發(fā)器2 .感性負(fù)載時(shí)的仿真波形；I = I II K |I K |,)仿真時(shí)間設(shè)0.06s,仿真算法選ode15s,啟動(dòng)仿真。觀察負(fù)載電阻兩端的電壓波形和電流波形； 觀察晶閘管的電流波形和電壓波形。3 .電源電壓220V,工頻50Hz模型文件命名并存盤。4 .所需模型元件的提取路徑：SimPowerSystems/ Electrical sources/AC voltage sourcejLBHrnAILg SimPowerSystems/power electronics/thyris

7、tor SimPowerSystems/elements/series RLC branchSimPowerSystems/connectors/T connectorSimPowerSystems/connectors/neutral(output> SimPowerSystems/Measurements/Multimeter Simulink/sources/pulse generatorSimulink/sinks/scopeSimulink/signal routing/demux12ud id參數(shù)修改:觸發(fā)角g時(shí)的參數(shù)修改“ Interprtl vtct»r ptr

8、tntttrs is 卜口實(shí)驗(yàn)要求觸發(fā)脈沖一觸發(fā)脈沖二Phase delay相位延遲)換算公式： 心力 其中日表示相位延遲時(shí)間，T代表電源電壓時(shí)間周期。0 時(shí)的仿真只需修改兩個(gè)觸發(fā)脈沖的Phase delay(secs相其中觸發(fā)脈沖一超前觸發(fā)脈沖二一交流電壓源參仿真參數(shù)修改:四.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果其破LC修!讖現(xiàn)福廨再敘述畫出單相橋式整流電路的電路原理圖，并分析其工作原理。實(shí)驗(yàn)三 三相橋式全控整流的電路仿真2學(xué)時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉 Matlab的仿真集成工具Simulink 和電力系統(tǒng) SimPowerSystems的功能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié) 使用技巧和方法，提高使用水平；x

9、HAQX74J0X2 .熟悉三相橋式全控整流電路的工作原理。4 .熟悉matlab中的三相橋仿真模塊的參數(shù)修改。3.熟悉SimPowerSystems的功能模塊，靈活運(yùn)用，舉一反三練 習(xí)。1 .熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具 SimPowerSystems的使 用方法；2 .根據(jù)實(shí)際電路建立仿真模型；3 .進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4 .獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟<一)新用到的元件提取路徑：SimPowerSystems/Elements/Three-phaseTransformer(TwoWindings>LDAYtRyKfESimPowerSystems/Extra

10、Library/Measurements /Three-PhaseV-IMeasurementZzz6ZB2LtkSimPowerSystemss /Extra Library/Three-Phase Library /6 - pulsethyristor bridgedvzfvkwMI1SimPowerSystemss /Extra Library/Measurements/RMSSimPowerSystems/ExtraLibrary/ControlBlocks/Synchronized6-Pulse Generatorrqyn14ZNXISimulink/Sources/Constant

11、SimPowerSystems/Measurements/VoltageMeasurementSimPowerSystems /connectors/Ground<output )其他元件的提取路徑在上一次實(shí)驗(yàn)講義中已經(jīng)介紹過(guò)了，這里不在重復(fù)。將這些元件按照如下的圖進(jìn)行連接：£螞”口瞥壓顯器TMiPhm巾師 Mor bndge3 g 口Wi 7 3V4 ".詢府面修 nto二）參數(shù)的修改:FsranelerE曲d frg叫叮 t FnfVAJ 產(chǎn) fn (Hi)弱。語(yǔ)50Tlading 1 (UC) coEuiectin. ： Del.l.& Q)j j)Ti

12、ndiitg par：aneters VI Fh-rh (rss) * RI (pu) . LI (pa) 380 , 0.002 7 0.08 YjiidiiKE 2 疝c) cqiux。碎tion :|yTifidirtg praii tiers V2 Ph-Fh(yris)R2 fea)12 (pu.)IS , 0.0D2 , 0 口日- Salwrable c&reI'Keli 工藝七ion remiwls亡喧 En (pu.)i ztioii rtielanet Lu (pi)leaserewnts |a11 mft«xuTan«nti (V I

13、F1um«s)>降壓變壓器的參數(shù)修改同步變壓器的參數(shù)修改FwttfflTEVoltfige m 必明皿聞-brph聞tUi* * label除昭律段Cmfreut Teasnrenail 瀉tr Vie a ItbtlCurr包的 in puOutput sigjul ： ICaiTilsit=5" UU3 ULLUA LU U1U LLLU U Uiyt LUJ U L 4. U piLLST eramrtigr. 7M output is b 鶴cl.r of 6 pulses (D-l) indirLiully lyncli"血工H 她 Um 6 ca

14、ivnitidan shifts. F也恒“把在能力紙壯同 心欣匕血丁的& 由裾 山 體氏zKm lETO-ETOSEangE of the coirintataon. voltagee.F燈3M找*Mgiwucy oE 上河dur血!iiHmii wlltjis OHx):Pulse Hdth (d中盯$“)；F Double Fulqine同步六脈沖觸發(fā)器V-I測(cè)量器的參數(shù)修改 的參數(shù)修改三相交流電壓源的參數(shù)修改: 分別將 ua、ub、uc參數(shù)中的 Phase deg） 相位）修改為 0、- 120、-240。峰值 Peakamplitude ）和頻率 Frequency）分別改為

15、 311、50。萬(wàn)用表Multimeter ）選擇RL兩端的電壓、電流。負(fù)載Rl為純電阻電路：RL=5三）仿真：將仿真周期設(shè)為0.8s。采用ode15s （stiff/NDF 算法開始仿真。將常量Constant）改為60,觀察在60度脈沖觸發(fā)時(shí)的波形。. 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出單相橋式整流電路的電路原理圖，并分析其工作原理。實(shí)驗(yàn)四 三相橋式正弦波脈寬調(diào)制變頻電路仿真<2 學(xué)時(shí)）一 . 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟 悉 Matlab 的 仿 真 集 成 工 具 Simulink 和 電 力 系 統(tǒng)SimPowerSystems 的功能和使用方法, 鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié)使用技巧和方法，提高使用水平；

16、EmxvxOtOco2. 熟悉三相橋式正弦波脈寬調(diào)制變頻電路結(jié)構(gòu)原理；4. 熟悉 SimPowerSystems 的功能模塊，靈活運(yùn)用，舉一反三練習(xí)。2 . 實(shí)驗(yàn)要求1. 熟悉 Matlab 的電力系統(tǒng)仿真集成工具SimPowerSystems 的使用方法；2. 獨(dú)立建立仿真模型；3. 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4. 獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。3 . 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟<一）新用到的元件提取路徑:SimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteControlBlocks/Discrete 1-phase PLLSixE2yXPq5SimPowerSystems/ExtraLibra

17、ry/DiscreteControlBlocks/Discrete 3-phase6ewMyirQFLPWM GeneratorSimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteControlBlocks/Discrete 3-phase ProgrammableSourcekavU42VRUsSimPowerSystems/PowerElectronics/Three-LevelBridgeSimPowerSystems/Extra Library/Three-PhaseLibrary/Three-phase Linear Transformer12-terminal

18、sy6v3ALoS89SimPowerSystems/Elements/3-Phase Parallel RLC LoadSimulink/SignalRouting/Bus CreatorSimPowerSystems/Connectots/Bus Bar <thin horiz ）Simulink/Sinks/Terminator模塊簡(jiǎn)介：Terminator終端設(shè)備Bus Creator用于將多路信號(hào)在同一個(gè)示波器界面上顯示。雙擊將 “Number of inputs”示波器scope由于本次實(shí)驗(yàn)的模型將會(huì)輸出大量的脈動(dòng)波形，這時(shí)需要修改示 波器參數(shù)：雙擊示波器，然后再單擊圖圖標(biāo)，

19、打開示波器修改參數(shù)。單擊 Datahistory< 數(shù)據(jù)歷史）將 Limitdatapoint tolast< 極限 數(shù)據(jù)點(diǎn)）修改為“ 500000”下一個(gè)實(shí)驗(yàn)也是這樣修改，將不在重 復(fù)。M2ub6vSTnP將這些元件按照如下圖進(jìn)行連接:MdECO "干j H4日事三相>nRLC并鞍費(fèi)票古忖p電之*口pus«VatJoadSAl Al01 BlC1*. 1嵋忸端婭器'由叱 MglerT T TVirtual PLLBin：國(guó)Pr«gnmnubli Sourc-4PWM CbflmrjrlolVatbJoad-4參數(shù)修改:UlschU 31

20、b耨* Progrwntlik Smjtm Msk) (Link)Use this disci eta hl。立 to generate sei qE thr 瓶一黃陷& 0MMidal 血U第h or cnrrenls & b ani e. Tine veri&ti弧 for the aiijLitudi, ytuw mi 腦叩幽盯 qE tk fuwiifwMal can be preprogramed, In 如甫叫 tro hvnciidcs can be swfinpDEel q口 tb.e firdaiigntlFaraiielersPgitirr*竄eiw

21、E AiipLituie Fhhse (decrees) FreqAr 、 1|D,05 0 50Tine WLatia of： |晨自習(xí)Hsrnanic 群口盯Mi m：Sanple ttne：-Discrete Virtual ?LL (nask) (Link)This virl'iil FLL his no ispt sigil. The llodf simulates the suiptits 0E ml fiictud PH by using the酰蛆 吐兇勺 spicifiid io th* iuk.Output 1： Frequency Q(i)Output 2: V&

22、#171;ctoriiS'i autput kin&t) cas(vt)Output 3: wt i限 rad/g (varying frM Q U 2盯i)Far 幽宅 tar$Freijueacy (Hz)；丁Fhase (degrees)；0YujCDiscreteVirtual fmUPLL參數(shù)設(shè)置Discrete3-phaseProgrammableSource參數(shù)設(shè)置數(shù)學(xué)模型圖中的兩個(gè)Three-Level Bridge ）參數(shù)設(shè)置一樣。eUtDi str ft te： 3？加注 F冊(cè) Gentr ilw (2 er 3-ltvtJ) (n4sk) (linkIhe

23、 IlLscrete 3-phie Flflll Generator black gweiral£s pulses far cuTB#T_bastd Pul“ 附 dthon 整11) c®wr#r(«rsIke block can be gg& to fire th電 forced-ccflnioted devaces (JET務(wù) GTO晶 or IGBTs)旺 2-lswal or cwvwttrf uslng 1 siiLglt brid中 姆 In-a bridges comtecled in twin. zanfiguratiDn.Wflctor

24、iied Qgtpyts PI 5d P2sithw B 口由me(2-levd.) or 12 pulsti ©-levil). Vit oatpat Pl 曲直it 電ralinw in single-bn canfition.Thb modul-tting *3 甌0£ c皿 be ippliid s-t Input I (V霍t) and thw KTHchroniztliioji ligpaTi al inf-ut 2 Grl).Us& '' Lgk_iniddr rirdt to get . dlECTLplian q>f tht

25、polx« pit tern.F araieteri；丁型 13THy.1Mode of operatLMi 際嬴蒜嬴三|Eni+uMiLg 1:6.114： thsypi 鳴 Eif t uency / 64tput £r eq-uehtySuipl* tima'拉IOK I Cancel I jelp I加 plyThis block implefhieiLts a three-leyl bridge g£ selected. £*re*d-eawfiut4ttd ps 情 w elec deities d4vieei. Series EE

26、言歌心七，廿 tirmitf tft coiuitcltd in 取針411。with ttch Evitch dtvict.TwwUgr 不o£ kidjg±pPur I -cflitfifartti |mc u 0atput ttrninLlxJSnubber resistance Bs (Qhn s)ht5Snubber capacitance Ce (1)P.mr ELactrgic dsvic# |工GBT / Diod”二Inlernal resi stance Mn fOhnG1EForv&rd yoltages De-vice- YffK) p Di

27、ode Vfd(V)irmPleaEnrenents | JOjteOKCutcelMn pDiscrete 3-phasePWM s8ZQGRnerator 八一、.參數(shù)設(shè)置Three-LevelBridge需參數(shù)設(shè)置Thrsrphe Liiuar Transfcrnsr IJ-lerniiials a$k； Qink)7Id 5 block LTiplsnaits thr肥 singls-flase tvo-vi血退 truiftnitrf . All viudinf tnimls m ucmiUt.?就湎*45.TVst Tiiti. poYsrtyn) Fr線twje丁 (Hr)f I

28、ODO 50 ：|Yi通嵯pbm valti'rns Epi) 1 械】:：24C 0,D02 0.0dYindi璉 2fliHVolt即函f) R(pu) 1 減:2期坪陽(yáng)口職0而Fh勘網(wǎng)日嗯br刻應(yīng)：血弧)福屯用：|TEo1odT3”h“，廿 W KLC 1«tdQi或)This b1LiftplanesilM. a thrte-pliase parallel Rl£ loa.d ccKtmucltd in T勒1*1 th th* ntutrtl t。M*ct*dt。 tht grouiid. Each phase eansi'sl 。£ c

29、ue parallel RLC load block comecled betveen th電 phae inpil and tke gromidl.FtrtftM門耳的 inU phtst-phtst wlU£t Wrm 事)；Nominal frequeues (Hz)：Thr-ee-phase active power P WJ.|1000Thri«i-ph*ii ind'cdvit r 件ti pwtr QI Crtr)I5Three-phase capacitive reactive power Qc (var)Cancel I HelpOK點(diǎn)舊周性Sq2

30、K端曼看到三相正弦波曦境聊圖爨幽路在三 角載波信號(hào)和正弦信號(hào)作用下的直流輸入與交流輸出之間的波形。sQsAEJkW5T四.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果: 設(shè)置仿真時(shí)間為6i1s、|RI用 ode23s (stiff/Mod. Rosenbrock> 算 法。我們可以通過(guò)雙擊：Discrete 3-phasePWM Generator（ 離散三相PWMt生器 修改:Switchingratio : choppingfrequency/output frequency項(xiàng)參數(shù)觀察輸出波形的變化。GMsIasNXkA分析電路的工作原理，并畫出電路圖。實(shí)驗(yàn)五晶閘管開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2學(xué)時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉 M

31、atlab的仿真集成工具 Simulink 和電力系統(tǒng) SimPowerSystems的功能和使用方法，鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié) 使用技巧和方法，提高使用水平；TIrRGchYzg2 .熟練掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理3 .熟練掌握，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。5.熟悉SimPowerSystems的電動(dòng)機(jī)模型的參數(shù)調(diào)整，靈活運(yùn)用， 舉一反三練習(xí)。二.實(shí)驗(yàn)要求1. 熟悉 Matlab 的電力系統(tǒng)仿真集成工具SimPowerSystems 的使用方法；2. 獨(dú)立建立仿真模型；3. 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4. 獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三 . 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟電機(jī)模塊簡(jiǎn)介：直流電機(jī)模塊<DC Machine） , F+和F-是直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的 連接端，A+和A-是電機(jī)電樞繞組的聯(lián)結(jié)端，TL是電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的輸 入端。 m 端用于輸出電機(jī)的內(nèi)部變量和狀態(tài)，在該端可以輸出電機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵(lì)磁電流和電磁轉(zhuǎn)矩四項(xiàng)參數(shù)。 7EqZcWLZNX本 次 實(shí) 驗(yàn) 采 用 的 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 電 樞 電 阻 和 電 感 <Armature resistance and inductance ）為 0.210.0021 ，勵(lì)磁電阻和電感<Field resistance and inductanc