MATLAB課程設(shè)計(jì)-單相橋式全控整流電路的MATLAB設(shè)計(jì)1

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中的仿真真（在MATLAB軟件中的仿真應(yīng)用學(xué)生姓名班級(jí)成績(jī)控制與機(jī)械工程學(xué)院2015年6

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)分析與可視化、科學(xué)和工程繪圖、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等功能.Simulink是Mat2lab所提供的用來(lái)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版本的最大區(qū)別就是增加了電力系統(tǒng)模塊庫(kù)(PowerSystemBlockset),能快速而準(zhǔn)確地對(duì)電路與電力系統(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(yǔ)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與其工具箱結(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)點(diǎn).Simulink提供了8個(gè)子模型庫(kù):Continuous(持續(xù)環(huán)節(jié))、Discrete(離散系統(tǒng))、Function&Tables(函數(shù)與圖表)、Math(數(shù)學(xué)計(jì)算)、Nonlinear(非線形環(huán)節(jié))、Signals&System(信號(hào)與系統(tǒng))、Sink(輸出方式)、Source(輸入源).在以上每個(gè)子模型庫(kù)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)、ToWorkspace(傳送到工作空間)、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(kù)(Blocksets)提供了一些專用元件集,使得Simulink的功能進(jìn)一步擴(kuò)展。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)載以與觸發(fā)電路組成。我所要分析的問(wèn)題是α為不同值時(shí)，輸出電壓與電流的波形變化。圖1其工作原理如下：（1）在u2正半波的（０～α）區(qū)間，晶閘管VT1、VT4承受正向電壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖，晶閘管VT2、VT3承受反向電壓。因此在0～α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（α～π）區(qū)間，在ωｔ＝α?xí)r刻，觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通。（3）在u2負(fù)半波的（π～π＋α）區(qū)間，在π～π＋α區(qū)間，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，因無(wú)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（π＋α～２π）區(qū)間，在ωｔ＝π＋α?xí)r刻，觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其元件導(dǎo)通，負(fù)載電流沿b→VT3→R→VT2→α→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、建立仿真模型與仿真實(shí)現(xiàn)1.參數(shù)設(shè)置在MATLAB工具箱的Electrical模塊庫(kù)中選取:ACVoltagesource(交流電壓源)模塊，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如圖2所示。圖2在MATLAB工具箱PowerElectronics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。圖3在MATLAB工具箱Sources庫(kù)中選取PulseGenerator(脈沖發(fā)生器)模塊，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如圖4所示。通過(guò)改變Phasedelay(相位延遲)改變控制角的不同。計(jì)算方法：例如：取α=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在MATLAB工具箱Elements模塊庫(kù)中選取SeriesRLCBranch(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。圖5在MATLAB工具箱Sinks模塊庫(kù)中選取Scope(示波器)模塊。在MATLAB工具箱中Measurements模塊庫(kù)中選取CurrentMeasurement(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(kù)中選取VoltageMeasurement(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(kù)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，示波器依次顯示了Ug(觸發(fā)信號(hào))Uab(電源電壓)Uvt(晶閘管電壓)Ivt(晶閘管電流)Id(負(fù)載電流)Ud(負(fù)載電壓)波形圖。α=0o時(shí)，波形圖如圖8所示。圖8②α=30o時(shí)，波形圖如圖9所示。圖9③α=60o時(shí)，波形圖如圖10所示。圖10④α=90o時(shí)，波形圖如圖11所示。圖11⑤α=120o時(shí)，波形圖如圖12所示。圖12⑥α=180o時(shí)，波形圖如圖13所示。圖13三、仿真結(jié)果分析與總結(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(guò)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）是典型單相橋式