電力電子技術(shù)剖析

學(xué)指學(xué)專學(xué)指學(xué)專所時(shí)生導(dǎo)業(yè)在名學(xué)《電力電子技術(shù)課程實(shí)習(xí)》姓教 第三章電力電子電路仿真運(yùn)用現(xiàn)代仿真技術(shù)是學(xué)習(xí)、研究和設(shè)計(jì)電力電子電路的高效便捷的方法。實(shí)習(xí)一單相半波可控整流電路仿真一、電路原理圖單相半波可控整流電路如圖所示。電路由交流電源、晶閘管、負(fù)載以及觸發(fā)電路組成。改變晶閘管的控制角可以調(diào)節(jié)輸出直流電壓和電流的大小。該電路的仿真過程可以分為建立仿真模型、設(shè)置模型參數(shù)和觀察仿真結(jié)果。二、建立仿真模型22．提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點(diǎn)擊圖標(biāo)調(diào)出模型庫(kù)瀏覽器，在閘三、設(shè)置模型參數(shù)設(shè)置模型參數(shù)時(shí)保證仿真準(zhǔn)確和順利的重要一步。有些參數(shù)由仿真任務(wù)決定，如電壓、置對(duì)話框，然后按框中提示輸入，若有不清楚的地方可以借助help幫助。在本例中，參數(shù)4．晶閘管的觸發(fā)電路。本實(shí)習(xí)晶閘管的觸發(fā)采用簡(jiǎn)單的脈沖發(fā)生器來產(chǎn)生?？刂平且缘难舆t時(shí)間來表示。四、模型仿真以及仿真波形分析Simulation中在仿真計(jì)算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結(jié)果。在需要觀察的點(diǎn)上放置示波器，雙擊示波器圖標(biāo)，即彈出示波器窗口顯示輸出波形。舉例：當(dāng)α＝30°電源電壓、觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓流二極管的仿真模型1、α＝0°時(shí)電源電壓、觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、2、α＝90°時(shí)電源電壓、觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形3、α＝90°時(shí)晶閘管、二極管兩端電壓及流過晶閘管、二極管電流波形舉例：當(dāng)α＝90°時(shí)電源電壓、觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓五、仿真波形分析將得到的波形進(jìn)行理論分析，得出結(jié)論。(1)電阻性負(fù)載特性在電源電壓正半波(0~π區(qū)間)，晶閘管承受正向電壓，在ωt=α處觸發(fā)晶閘管，晶閘在電源電壓負(fù)半波(π~2π區(qū)間)，晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載上沒有Ut晶閘管，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓和電流有加在負(fù)載上，如此不斷反復(fù)。(2)阻-感性負(fù)載帶續(xù)流二極管通過續(xù)流二極管VD使晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載兩端的輸出電壓為續(xù)流二極管的管壓降，如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)，且id條直線。以上分析可看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可起到提高輸出電壓的作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)且近似一條直線，流過晶閘管的電流波形和流過續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器實(shí)習(xí)二三相半波可控整流電路仿真三相半波可控整流電路原理圖見電力電子技術(shù)教材。Model的仿真模22．提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點(diǎn)擊圖標(biāo)調(diào)出模型庫(kù)瀏覽器，在模型庫(kù)中提取所需的模塊放到仿真窗口。3．將電路元器件模塊按三相半波可控整流電路原理圖連接起來組成仿真電路。如圖3三、設(shè)置模型參數(shù)α＝30°時(shí)輸出電壓和電流波形，流過晶閘管電流及晶閘管兩端電壓波形α＝60°時(shí)輸出電壓和電流波形，α＝60°時(shí)流過晶閘管電流及晶閘管兩端電壓波形舉例：當(dāng)α＝30°時(shí)觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓和電流舉例當(dāng)α＝60°時(shí)觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓和電流如果要研究電感性負(fù)載時(shí)電路工作情況，只需重新設(shè)置負(fù)載參數(shù)。α＝60°時(shí)流過晶閘管電流及晶閘管兩端電壓波形舉例當(dāng)α＝30°時(shí)觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓和電流3．電阻電感負(fù)載接續(xù)流二極管：α＝0°時(shí)輸出電壓、電流以及晶閘管兩端電壓波形α＝60°時(shí)輸出電壓、電流以及晶閘管兩端電壓波形α＝120°時(shí)輸出電壓、電流以及晶閘管兩端電壓波形舉例當(dāng)α＝0°時(shí)觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓和電流舉例當(dāng)α＝60°時(shí)觸發(fā)脈沖、負(fù)載兩端電壓和電流波形、晶閘管電壓和電流五、仿真波形分析將得到的波形進(jìn)行理論分析，得出結(jié)論。(1)電阻性負(fù)載特性處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)，各相仍導(dǎo)電120。。(2)阻-感性負(fù)載特性id波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。實(shí)習(xí)三三相橋式全控整流電路仿真一、三相橋式全控整流電路原理圖三相橋式全控整流電路原理圖見電力電子教材。Model的仿真模22．提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點(diǎn)擊圖標(biāo)調(diào)出模型庫(kù)瀏覽器，在模型庫(kù)中提取所需的模塊放到仿真窗口。三、設(shè)置模型參數(shù)雙擊模塊圖標(biāo)彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，然后按框中提示輸入，若有不清楚的地方可以在仿真計(jì)算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結(jié)果。在需要觀察的點(diǎn)上放置示波器，雙擊示波器圖標(biāo)，即彈出示波器窗口顯示輸出波形。電阻性負(fù)載時(shí)的仿真圖形舉例當(dāng)α＝0°時(shí)輸出電壓和電流波形舉例當(dāng)α＝60°時(shí)輸出電壓和電流波形舉例當(dāng)α＝0°時(shí)輸出電壓和電流波形舉例當(dāng)α＝90°時(shí)輸出電壓和電流波形五、仿真波形分析將得到的波形進(jìn)行理論分析，得出結(jié)論。(1)電阻性負(fù)載特性(2)阻-感性負(fù)載特性。波形不會(huì)出現(xiàn)實(shí)習(xí)四三相橋式有源逆變電路仿真一、三相橋式有源逆變電路原理圖二、建立仿真模型22．提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點(diǎn)擊圖標(biāo)調(diào)出模型庫(kù)瀏覽器，在模型庫(kù)中提取所需的模塊放到仿真窗口。三、設(shè)置模型參數(shù)雙擊示波器圖標(biāo)，即彈出示波器窗口顯示輸出波形。當(dāng)α＝90°時(shí)輸出電壓和電流波形當(dāng)α＝120°時(shí)輸出電壓和電流波形五、仿真波形分析將得到的波形進(jìn)行理論分析，得出結(jié)論。通過以上的仿真過程分析,可以得到下列結(jié)論:⑴有源逆變電路實(shí)質(zhì)上是整流電路工作于移相控制角α>π/2,且存在一個(gè)極性與晶閘管導(dǎo)通方向一致的反電動(dòng)勢(shì)時(shí)的特殊情況。本文利用Simulink對(duì)三相半波有源逆變電路的仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析,與采用常規(guī)電路分析方法所得到的輸出電壓波形進(jìn)行比較,進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。⑵采用Matlab/Simulink對(duì)三相半波或三相橋式全控有源逆變電路進(jìn)行仿真分析,避免了常規(guī)分析方法中繁瑣的繪圖和計(jì)算過程,得到了