《功率电子技术》课程设计报告

1、功率电子课设功率电子技术课程设计报告姓名：学号：学部（系）：专业年级：指导教师：2011年12月10日1 .课程设计的目的12 .课程设计的要求13 .课程设计内容23.1 项目一：单相半波可控整流电路2原理图2仿真模型2参数设置3仿真角度设置5仿真分析53.2 项目二：单相桥式全控整流电路6电路原理图6仿真模型9参数设置9仿真结果10仿真分析103.3 项目三：三相半波可控整流电路仿真11电路原理图11仿真模型图11参数设置11仿真结果12仿真分析133.4 项目四：单相桥式半控整流电路14电路原理图14仿真模型15参数设置15仿真结果16仿真分析163.5 项目五：单相交流调压电路电路17

2、原理图17仿真模型17参数设置18仿真结果19仿真结果分析194 .课程设计总结195 .参考书目201 .课程设计的目的功率电子技术课程是一门专业技术基础课，电力 电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教 学之后的一个实践教学环节。其目的是通过对 “电力电子技术”教材中主要电子电路进行仿真 与建模，基本掌握电路的原理及参数设定和调整 方法，提高学生分析问题的和解决问题的能力;训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础 知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、 撰写报告，进一步加深对变流电路基本理论的理 解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和 工作打下坚实的基础。通过设计，使学生巩固、

3、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用 电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养 学生的创新精神和创新能力。2 .课程设计的要求(1 )熟悉 MATLAB 的 Simulink 和 SimPowerSystem模块库应用。(2)熟练掌握基本电力电子电路的仿真方法。(3)掌握电力电子变流装置触发、主电路及驱 动电路的构成及调试方法，能初步设计和应用这 些电路。(4)能够运用理论知识对实验现象、结果进行 分析和处理。(5)能够综合实验数据，解释现象，编写课程 设计报告。3 .课程设计内容3.1 项目一：单相半波可控整流电路单相半波可控整流电流(电阻性负载)原理图, 晶闸管作为开关元件，变压器

4、t器变换电压和隔 离的作用，用ul和u2分别表示一次和二次电压 瞬时值，二次电压u2为50hz正弦波波形如图所 示，其有效值为u2根据原理图用matalb软件画出正确的仿真15电路图ontinuoupowerguiVoltcacOeneralorDetailed Thyristoriltaqc MeasurementsAC voltage SourceScries RLC Branch=：0-age MeasuronentlScope仿真参数，算法(solver) odel5s,相对误差(relativetolerance) le-3,开始时间 0 结束时间 0.05sSelect :!- S

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8、o cro5jiTit oi>*ioTiS脉冲参数，振幅IV,E3/RJ期002,占空比10%,时相延迟0.02*30、360sDutpH glSK'IC(1 PMjeteUr)射 F-Qlst is on vG) r«l>«Y(1) - 0ndPnlte ?n，e de'emin七 1X ro*raMtic*TA Yds are xxdT，ra-k*0 a McovanoZ for n<- 5th qs««> solu«t.以，八b*w4 11 ys、，hC6 fd» or4 'm 1

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10、数结果设置触发脉冲a别为30°与其产生的相应波 形分别在波形图中第一列波形为电源，第二列波 为脉冲，第三列波为负载波形，第四列波为晶闸在电源电压正半波（0冗区间），晶闸管 承受正向电压，在81=（1处触发晶闸管，晶闸管 开始导通，形成负载电流Id,负载上有输出电压 和电流。在 血=几时亥！U2=0,电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为0。在电源电压负半波（”2 n区间），晶闸管承 受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电 压，负载电流为0。直到电压电源U2的下个周期的正半波，脉冲 在8t=2“+a处又触发晶闸管，晶闸管再次被触 发导通，输出电压和电流有加在负载

11、上，如此不 断反复。3.2 项目二：单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接 成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流 电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构 成回路，负载为电阻性。工作原理1)在u2正半波的（0a）区间,晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲,晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0a区间，4个晶闸管都不导通。假如4 个晶闸管的漏电阻相等，则Utl.4=Ut2.3=l/2u2o2）在u2正半波的（a冗）区间，在3 t =a时刻，触发晶闸管VT1> VT4使其导 通。3）在u2负半波的（冗冗+ a ）区间

12、，在 冗冗+ a区间，晶闸管VT2、VT3承受 正向电压，因无触发脉冲而处于关断状 态，晶闸管VT1> VT4承受反向电压也不 导通。4）在u2负半波的（n+ a2冗）区间，在3 t =冗+ a时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b-VT3f Rf VT2- a -T的二次绕组f b流通，电 源电压沿正半周期的方向施加到负载电 阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电 流，且波形相位相同。表1T各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况3 t0aa 冗冗冗+ a兀+a 2 n晶闸VT1. 4、VT1.4VT1. 4、VT1.4管导VT2 3导通、VT2 3截I卜、

13、通情T X J* V都截止VT2.3都截止VT2. 3况截止导通ud0u20-u2id0u2/R0-u2/Ri20u2/R0+u2/Rututl. 4=utl. 4utl. 4二utl. 4ut2. 3=二0 、ut2. 3二=u2、(%)u2ut2. 3(%)u2ut2. 3=u2二0仿真参数，算法(solver) ode45s,相对误差(relativetolerance) le-3,开始时间 0 结束时间3sJd«c«/！，卜"，“3" - Ir07Vle卜“11M-lr»* Cectfarug一 ca«m，”，Co*Ul4Ut

14、r1 卜 RHI L”B，4W“ Zl-muc*卜IbX XU”JlauMUB* 1U*:»»» '>« 0 5al»«» s”c(Or »im 1Tr>«Mkl i»tc- tiltM* 39 Cil«»u4vi4 fc4 >)«>>*wleCt4« U”八”CaM4caiiM air. 3” sx wx，”“ qi”zI、切，xr*«'>3n、*，a MMl* »i«*

15、IC4B电源参数，频率50hz,电压220V脉冲设置尽管整流电路的输入电压U2是交变的，但负载 上正负两个半波内均有相同的电流流过，输出电 压一个周期内脉动两次，由于桥式整流电路在 正、负半周均能工作，变压器二次绕组正在正、 负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过, 消除了变压器的电流磁化，提高了变压器的有效 利用率3.3 项目三：三相半波可控整流电路仿真变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形，为/¥接法。三个晶闸管分别 接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共根据原理图 仿真电路图powerguivoltaoe basurement仿真参数，算法(solver) o

16、del5s,相对误差(relativetolerance) le-3,开始时间 0 结束时间夕 9mg »ir*力l，s'B、，、15，/Cl，-)t«Brx»Uc>fluit um a iS3 um a it0.05s* L2l TH tela 3LW S”E，.CCCEC"，"， kCM(«U>LHlr -*»! ”3scl>，Ct»»OI Ca>14*>ut icc. 3a Mfir«c»n|bCMMMC 331，.CXalca Co4t-

17、t»*tcie-m cari】虹I S*1Uft|CL-lei ioch tW Tai Scti»»t»M ><W >IX««oUr«nc«IEMia C14(> ci3«“S3。»«> >lt«:V”Zfs M<<r»_l7>»V«ll、t>"GQ'5 .%”“Cg”st“ air. it«)k!x* »UUUcac 2】&«*，

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19、a pn。"，Z«MCf>1iaBC脉冲参数，振幅IV,周期002,占空比10%,时相延迟为(a+30) *0.01/180 Soiree Btedc Par4meterv PJse Ge 际”":©GflESCMMM“r Rv>:K>闷阳 伙©的on、mAKii»必、W0FUK ye gt«w»We小桁也T 2:E，"«<«" ra g f，、-她 up «去« =t«wl曲如 ru s f os，e a ye Choe

20、* c”“，a a r< 以“a、Mmi»e n aPgr2n:Ftto«U«.Tn (I) Uxa irUaan IrwAr小1AsHEQ«?(MNVmCkWxE. | |Hxoe. tacxjQxriov 函 ft9wf wwrw a 10.- ' I *兀gg电源参数，频率50hz,电压lOOv设置触发脉冲a分别为30°与其产生的相应波形，在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波 为流过晶闸管电流波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载电流波形和负载电压波形a =0。时的工作原理分析：晶闸管的电压波形,由3段组成：第1段

21、，VTi导通期间，为一管压降，可近 似为uTi=0第2段，在VTi关断后，VTz导通期间，llTl=VIa-Ub=Uabf为一段线电压。第3段，在VT3导通期间,uTl=uauc=iiac ，为另一段线电压。二30。时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界状态,各 相仍导电120。>30。的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120°3.4 项目四：单相桥式半控整流电路工作原理:假定负载中电感足够大，负载电流iD连续并 发晶闸管VTi,则VTi、VD2导通，电流从电源 正断经VTi、负载、VD2回到负端，负载两端整 流电压UD=U2o近似为一条直线，在U的正半Jst=a的时刻触

22、当112在3进入负半周，而下一个触发脉 冲尚未到来时，电感上的电流iD经续流二极管VD3续流，负载两端整流电压11=0。当Qt= a时，触发VT2使其导通，续流二级管VD3因 受到反压关断，负载电流从电源负端经过VT2、 负载、VDi回到正端，负载两端得到整流电压UD="U2o当11在3 t>2冗进入正半周而下一个触发脉冲尚未到来时，电感上的电流iD又经续流二极管VD3续流，如此循环工作16晶闸管设:Ilyijafos(3iot>0331“ ydal Of TVtKtoi in gnllGl In orrx1*t» 1h« Tbriktoc nodal

23、 1* an (U<0with，Mils ”Cl?Ets&tarrut c«xtv1»nca (tLanl »Dd inturlnc*In olf-xUt« tb» D»»»tl«d TT>tx1or MT 4dGCF 15 "MS" 4" T© ISa” & sapaUnca】q“ »trtx tb sit'jHilon，18 sinUUTilnc earr«»i “M txrrroff q， do

24、»Lea I，mi 3 xsa?cM»e»ers leslstonw Ion g»s)l0. MllacicuaM laii 询 .rwa«u3«B»xf porl电源设，l¥l脉冲设置1、电感在电路中具有续流作用；2、晶闸管在触发时换流，二极管则在电源过零时刻换流；3、尽管电路具有续流作用，但还应该加续 流二极管4、从触发角变化可以看出，触发角越大,；上的平均电压越小。3.5 项目五：单相交流调压电路电路poM«r9u<8«c“33 KAdCuDataihdvo so Measurementtnn晶闸管设置电源设置脉冲设置203 Scarce 3kd 阶皿2«夕 小匕 G0，S， Oat>tt >«1 3g It <t >: CtauO*Hy> A ><1(* It s T<0 2”必 «li« T(»J 。 o4F«I>« 3 4«，91E »«JWMlS“Tiae-MCet kt i*CMMA4a< f。，“ aftlh a «aii>bla