电力电子实验讲义

1、实验一 熟悉 Matlab 仿真集成工具<2 学时）1 . 实验目的1. 熟悉 Matlab 的仿真集成工具Simulink 和电力仿真系统simpowersystem 的功能和使用方法, 锻炼该软件的使用能力，总结使用技巧和方法，提高使用水平； b5E2RGbCAP2. 熟悉 Simpowersystem 的功能模块，灵活运用。2 . 实验要求1. 熟悉 Matlab 的仿真集成工具Simulink 的使用方法；2. 熟悉电力仿真系统<simpowersystem）的各个模块模型库；3. 熟悉电力电子器件模型；4. 熟悉变压器和电动机模型。3 . 实验内容及步骤1. 熟悉新建空白

2、设计区的方法； 在MATLAB旨令窗口输入“ c”后按回车键；在MATLAB旨令窗口选择菜单命令File/New/Modle ; 按工具栏中的“ Simulink ”按钮。以上三种方法均可进入Simulink Browser ，然后再按工具栏中的“空白”按钮即可。2. 熟 悉 Simulink Browser 中 的 子 目 录 和 simpowersystem Blockset ；3. 熟悉 Electrical Sources 、 Elements 、 Machines 、 Power Electronics 、 p1EanqFDPw Connectors 、 Measurements、

3、Extra Library 中的功能模块；4. 熟 悉 Simulink 窗 口 的 主 菜 单 File 、 Edit 、 View 、 Simulation 、 Format、 Tools ； DXDiTa9E3d5. 熟悉Simulink 窗口的工具栏；6. 电力电子波形图的绘制。单相半波不控整流电路，已知交流电源电压220V,负载电阻为 2欧姆。画出交流电源电压、整流输出电压和电流的波形RTCrpUDGiT>MATLA命令窗口键入命令如下id除交流电压有效值%电阻值1 >> V=220 。 VsU2 >> R=2 。3 >> dth=Pi/36

4、0图1I单相半波不控整导通角增量4 >> th=0:dth:2*pi 。%一周期中导通角5 >> vs=V*sqrt(2>*sin(th> 。%交流电压6 >> ud=vs.*(vs>=0>。% 整流输出电压7 >> id=ud/R 。%整流输出电流8 >> plot(th,vs>,holdCurrent plot held%画交流电压波形9 >> plot（th,ud,th,id>%画整流电压电流波形7. 模型文件命名并存盘。4 .分析实验结果实验二单相桥式全控整流电路仿真<2学

5、时）一.实验目的1 .熟悉 Matlab的仿真集成工具Simulink 和电力系统 SimPowerSystems的功能和使用方法，锻炼该软件的使用能力，总结 使用技巧和方法，提高使用水平；5PCzVD7HxA2 .熟悉单相桥式全控整流原理电路；2.熟悉SimPowerSystems的功能模块，灵活运用，举一反三练 习。1 .熟悉Matlab的电力系统仿真集成工具 SimPowerSystems的使 用方法；2 .独立建立仿真模型；3 .进行参数设置；4 .独立完成仿真实验内容。三.实验内容及步骤1 .电阻性负载时的仿真波形；ri ,>仿真时间设0.06s,仿真算法选ode15s,启动仿

6、真。观察负载电阻两端的电压波形和电流波形；观察晶闸管的电流波形和电压波形。本例中晶闸管的触发采用简单的脉冲触发器2 .感性负载时的仿真波形；I = I II K |I K |,)仿真时间设0.06s,仿真算法选ode15s,启动仿真。观察负载电阻两端的电压波形和电流波形； 观察晶闸管的电流波形和电压波形。3 .电源电压220V,工频50Hz模型文件命名并存盘。4 .所需模型元件的提取路径：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参数修改:触发角g时的参数修改“ Interprtl vtct»r ptr

8、tntttrs is 卜口实验要求触发脉冲一触发脉冲二Phase delay相位延迟)换算公式： 心力 其中日表示相位延迟时间，T代表电源电压时间周期。0 时的仿真只需修改两个触发脉冲的Phase delay(secs相其中触发脉冲一超前触发脉冲二一交流电压源参仿真参数修改:四.分析实验结果其破LC修!谶现福廨再叙述画出单相桥式整流电路的电路原理图，并分析其工作原理。实验三 三相桥式全控整流的电路仿真2学时）一.实验目的1 .熟悉 Matlab的仿真集成工具Simulink 和电力系统 SimPowerSystems的功能和使用方法，锻炼该软件的使用能力，总结 使用技巧和方法，提高使用水平；x

9、HAQX74J0X2 .熟悉三相桥式全控整流电路的工作原理。4 .熟悉matlab中的三相桥仿真模块的参数修改。3.熟悉SimPowerSystems的功能模块，灵活运用，举一反三练 习。1 .熟悉Matlab的电力系统仿真集成工具 SimPowerSystems的使 用方法；2 .根据实际电路建立仿真模型；3 .进行参数设置；4 .独立完成仿真实验内容。三.实验内容及步骤<一)新用到的元件提取路径：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 )其他元件的提取路径在上一次实验讲义中已经介绍过了，这里不在重复。将这些元件按照如下的图进行连接：£蚂”口瞥压显器TMiPhm巾师 Mor bndge3 g 口Wi 7 3V4 ".询府面修 nto二）参数的修改:FsranelerE曲d frg叫叮 t FnfVAJ 产 fn (Hi)弱。语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 工艺七ion remiwls亡喧 En (pu.)i ztioii rtielanet Lu (pi)leaserewnts |a11 mft«xuTan«nti (V I

13、F1um«s)>降压变压器的参数修改同步变压器的参数修改FwttfflTEVoltfige m 必明皿闻-brph闻tUi* * label除昭律段Cmfreut Teasnrenail 泻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 鹤cl.r of 6 pulses (D-l) indirLiully lyncli"血工H 她 Um 6 ca

14、ivnitidan shifts. F也恒“把在能力纸壮同 心欣匕血丁的& 由裾 山 体氏zKm lETO-ETOSEangE of the coirintataon. voltagee.F灯3M找*Mgiwucy oE 上河dur血!iiHmii wlltjis OHx):Pulse Hdth (d中盯$“)；F Double Fulqine同步六脉冲触发器V-I测量器的参数修改 的参数修改三相交流电压源的参数修改: 分别将 ua、ub、uc参数中的 Phase deg） 相位）修改为 0、- 120、-240。峰值 Peakamplitude ）和频率 Frequency）分别改为

15、 311、50。万用表Multimeter ）选择RL两端的电压、电流。负载Rl为纯电阻电路：RL=5三）仿真：将仿真周期设为0.8s。采用ode15s （stiff/NDF 算法开始仿真。将常量Constant）改为60,观察在60度脉冲触发时的波形。. 分析实验结果画出单相桥式整流电路的电路原理图，并分析其工作原理。实验四 三相桥式正弦波脉宽调制变频电路仿真<2 学时）一 . 实验目的1. 熟 悉 Matlab 的 仿 真 集 成 工 具 Simulink 和 电 力 系 统SimPowerSystems 的功能和使用方法, 锻炼该软件的使用能力，总结使用技巧和方法，提高使用水平；

16、EmxvxOtOco2. 熟悉三相桥式正弦波脉宽调制变频电路结构原理；4. 熟悉 SimPowerSystems 的功能模块，灵活运用，举一反三练习。2 . 实验要求1. 熟悉 Matlab 的电力系统仿真集成工具SimPowerSystems 的使用方法；2. 独立建立仿真模型；3. 进行参数设置；4. 独立完成仿真实验内容。3 . 实验内容及步骤<一）新用到的元件提取路径: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模块简介：Terminator终端设备Bus Creator用于将多路信号在同一个示波器界面上显示。双击将 “Number of inputs”示波器scope由于本次实验的模型将会输出大量的脉动波形，这时需要修改示 波器参数：双击示波器，然后再单击图图标，

19、打开示波器修改参数。单击 Datahistory< 数据历史）将 Limitdatapoint tolast< 极限 数据点）修改为“ 500000”下一个实验也是这样修改，将不在重 复。M2ub6vSTnP将这些元件按照如下图进行连接:MdECO "干j H4日事三相>nRLC并鞍费票古忖p电之*口pus«VatJoadSAl Al01 BlC1*. 1嵋忸端娅器'由叱 MglerT T TVirtual PLLBin：国Pr«gnmnubli Sourc-4PWM CbflmrjrlolVatbJoad-4参数修改:UlschU 31

20、b耨* Progrwntlik Smjtm Msk) (Link)Use this disci eta hl。立 to generate sei qE thr 瓶一黄陷& 0MMidal 血U第h or cnrrenls & b ani e. Tine veri&ti弧 for the aiijLitudi, ytuw mi 脑叩幽盯 qE tk fuwiifwMal can be preprogramed, In 如甫叫 tro hvnciidcs can be swfinpDEel q口 tb.e firdaiigntlFaraiielersPgitirr*窜eiw

21、E AiipLituie Fhhse (decrees) FreqAr 、 1|D,05 0 50Tine WLatia of： |晨自习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 吐凶勺 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参数设置Discrete3-phaseProgrammableSource参数设置数学模型图中的两个Three-Level Bridge ）参数设置一样。eUtDi str ft te： 3？加注 F册 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电 forced-ccflnioted devaces (JET务 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 电ralinw in single-bn canfition.Thb modul-tting *3 瓯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 际嬴蒜嬴三|Eni+uMiLg 1:6.114： thsypi 鸣 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 取针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、.参数设置Three-LevelBridge需参数设置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线twje丁 (Hr)f I

28、ODO 50 ：|Yi通嵯pbm valti'rns Epi) 1 械】:：24C 0,D02 0.0dYindi琏 2fliHVolt即函f) R(pu) 1 减:2期坪阳口职0而Fh勘网日嗯br刻应：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电 phae inpil and tke gromidl.FtrtftM门耳的 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点旧周性Sq2

30、K端曼看到三相正弦波曦境聊图爨幽路在三 角载波信号和正弦信号作用下的直流输入与交流输出之间的波形。sQsAEJkW5T四.分析实验结果: 设置仿真时间为6i1s、|RI用 ode23s (stiff/Mod. Rosenbrock> 算 法。我们可以通过双击：Discrete 3-phasePWM Generator（ 离散三相PWMt生器 修改:Switchingratio : choppingfrequency/output frequency项参数观察输出波形的变化。GMsIasNXkA分析电路的工作原理，并画出电路图。实验五晶闸管开环直流调速系统2学时）一.实验目的1 .熟悉 M

31、atlab的仿真集成工具 Simulink 和电力系统 SimPowerSystems的功能和使用方法，锻炼该软件的使用能力，总结 使用技巧和方法，提高使用水平；TIrRGchYzg2 .熟练掌握晶闸管直流调速系统的工作原理3 .熟练掌握，电动机的启动过程。5.熟悉SimPowerSystems的电动机模型的参数调整，灵活运用， 举一反三练习。二.实验要求1. 熟悉 Matlab 的电力系统仿真集成工具SimPowerSystems 的使用方法；2. 独立建立仿真模型；3. 进行参数设置；4. 独立完成仿真实验内容。三 . 实验内容及步骤电机模块简介：直流电机模块<DC Machine） , F+和F-是直流电机励磁绕组的 连接端，A+和A-是电机电枢绕组的联结端，TL是电机负载转矩的输 入端。 m 端用于输出电机的内部变量和状态，在该端可以输出电机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩四项参数。 7EqZcWLZNX本 次 实 验 采 用 的 直 流 电 动 机 电 枢 电 阻 和 电 感 <Armature resistance and inductance ）为 0.210.0021 ，励磁电阻和电感<Field resistance and inductanc