晶闸管三相全控桥式整流仿真实验报告

1、原理电路屋中科技大穿运动限制仿真实验报告品闸管三相全控桥式整流仿真实验实用Buck变换仿真实验品闸管三相全控桥式整流仿真实验大电感负载品闸管三相可控整流仿真实验2原理电路框图输入三相交流电,额定电压380伏相电压220伏,额定频率50Hz,星型联接.输入变压器可省略.为便于理解电路原理,要求用6只晶闸管搭建全控桥实验内容1、根据原理框图构建Matlab仿真模型.所需元件参考下表：仿真元件库：SimulinkLibraryBrowser示波器Simulink/sink/Scope要观察到整个仿真时间段的结果波形必须取消对输出数据的5000点限制.要观察波形的FFT结果时,使能保存数据到工作站.仿

2、真结束后即可点击仿真模型左上方powergui翻开FFT窗口,设定相关参数：开始时间、分析波形的周期数、基波频率、最大频率等后,点Display即可看到结果.交流电源SimPowerSystems/ElectricalSources/ACVoltageSource设定频率、幅值、相角,相位依次滞后120度.晶闸管SimPowerSystems/PowerElectronics/Thyristor6脉冲触发器SimPowerSystems/ExtraLibrary/ControlBlocks/Synchronized6-PulseGenerator设定为50Hz,双脉冲利用电压检测构造线电压输入

3、.Block端输入常数0.输出通过信号别离器分为6路信号加到品闸管门极,别离器输出脉冲自动会按顺序从1到6排列,注意按号分配给主电路对应品闸管.电阻、电容、电感SimPowerSystems/Elements/SeriesRLCBranch设定参数负载切换开关SimPowerSystems/Elements/Breaker设定动作时间信号合成、别离Simulink/SignalRouting/Demux,Mux电流傅立叶分解SimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteMeasurements/DiscreteFourier设定输出为50Hz,基波有效值SimPow

4、erSystems/ExtraLibrary/DiscreteMeasurements/DiscreteRMSvalue设定为50Hz位移功率因数计算Simulink/User-DifinedFunctions/Fcn将度转换为弧度后计算余弦常数Simulink/Sources/Constant增益Simulink/MathOperations/Gain乘除运算Simulink/Math/Divide显示Simulink/sinks/Display电压检测SimPowerSystems/Measurements/VoltageMeasurement电流检测SimPowerSystems/Mea

5、surements/CurrentMeasurement2、带阻感负载,电感0.1H,设定触发角为30度：起动时根本负载20欧,0.3秒后并联一个2欧姆电阻.仿真设定：ConfigurationParameters/SolveroptionsTypeVariable-stepSolverOde23sMaxstepsize1e-6Relativetolerance1e-5,其它不变仿真时间0.6秒.仿真电路图为:分析以下波形:1输入相电压、相电流；a相的电流ia和电压ua波形如下:b、c相电流电压波形依次滞后12002输出电流滤波前、后；突加负载前后、输出电压;输出电流id波形：输出电压ud波形

6、31号晶闸管电压、电流;4输入电流的有效值、输入电流基波幅值、相角和输入功率因数.可以利用仿真库中相应检测元件自动检测、计算.cos474.25输出电压平均值在轻载和重载下的稳态值.输出电压轻载重载下的平均值为443V6将功率因数、输出电压平均值与教材公式计算的理论值比拟.理论值:Ud=2.3U2COSa=445.8V由于电感不可能无穷大,电感上存在压降,所以实际输出电压小于理论电压3、改变触发角大于60度,重复以上实验,分析实验结果将触发角改为75°时,输出电压波形输出电压平均值变小.由于电感的作用,出现了负的局部输出电流id波形触发角变化造成电流不连续,开始出现断流1号晶闸管电压

7、、电流;输入电流的有效值、输入电流基波幅值、相角和输入功率因数由系统检测元件检测如下：|.2阚cosI一24HliPF输出电压轻载重载下的平均值为131.3理论值Ud=2.34U2COSa=133.24原因与上述实验相同4、将电感减小到1mH,重复上述实验,分析与大电感时的异同.触发角30°输出电压ud波形输出电流加载前后变化:由于电感太小,无法使负载电流连续.1号晶闸管电压、电流;输入电流的有效值、输入电流基波幅值、相角和输入功率因数由系统检测元件检测如下:0.8293PF输出电压平均值为443V理论计算值Ud=2.34U2COSa=445.8原因与上面实验一致.实验总结：本实验仿

8、真了品闸管三相全控桥式整流电路在大电感负载下的相关信号波形,通过改变触发角,负载电阻大小以及电感大小,对电路的影响也都不相同,通过仿真波形可以看出,实验结果与理论结果一致.DCDC变换仿真实验实用Buck变换仿真实验原理电路实验内容:1、依照原理电路搭建仿真模型.VT采用场效应管.选择开关频率为50Hz,输入直流电压200V,电感0.2mH,电容100uF,负载根本电阻20欧姆,加载并联电阻2欧姆.根据原理框图构建Matlab仿真模型.所需元件参考下表：仿真元件库：SimulinkLibraryBrowser示波器Simulink/sink/Scope要观察到整个仿真时间段的结果波形必须取消对

9、输出数据的5000点限制.要观察波形的FFT结果时,使能保存数据到工作站.仿真结束后即可点击仿真模型左上方powergui翻开FFT窗口,设定相关参数：开始时间、分析波形的周期数、基波频率、最大频率等后,点Display即可看到结果.直流电源SimPowerSystems/ElectricalSources/DCVoltageSource设定电压.场效应管SimPowerSystems/PowerElectronics/Mosfet取消检测输出口调制波三角波发生器Simulink/Sources/RepeatingSequence设定为50kHz,Timevalues=05e-610e-615

10、e-620e-6,Outputvalues=010-10常数Simulink/Sources/Constant设定范围可在一1,1区间变化,初始设定值=0.5,对应占空比0.25加法器Simulink/Math/add设定为-+.过零比拟器Simulink/LogicandBitoperations/CompareToZero电阻、电容、电感SimPowerSystems/Elements/SeriesRLCBranch设定参数负载切换开关SimPowerSystems/Elements/Breaker设定动作时间增益Simulink/MathOperations/Gain显示Simulink

11、/sinks/Display电压检测SimPowerSystems/Measurements/VoltageMeasurement电流检测SimPowerSystems/Measurements/CurrentMeasurement平均值SimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteMeasurements/Meanvalue仿真设定：ConfigurationParameters/SolveroptionsTypeVariable-stepSolverOde23sMaxstepsize1e-6Relativetolerance1e-5,其它不变仿真时间0.1秒.加

12、载时间0.07秒.仿真电路图如以下图：2、实验结果分析：场效应管的稳态工作电流、二极管电流、电感电流、电感电压、输出电流、输出电压；七个波形依次为：三角波与直流电压经过比拟器后产生的PWM信号,输出电压Uo,场效应管的稳态工作电流,输出电流Io,二极管电流,电感电压UL,电感电流iL完整波形:加载前波形:加载后波形:加载时间附近的波形:各个波形:场效应管的稳态工作电流iFET波形:第一个为幅值为1V,占空比为0.25的PWM波.第二个为MOSFET的稳态工作电流波形,当MOSFET导通时,直流电源对电感L和电容C进行充电,所以MOSFET工作时的稳态工作电流是一个倾斜向上的波形,而关断后电流为

13、0电感电流、电感电压波形:3、分析加载前后输出电压电流的变化.对输出电压的平均值与理论计算值的误差进行讨论.加载前后电压变化：加载前后电流变化:加载前后,输出电压的大小根本不变,输出电压平均值为U0=48.71V,输出电流从2.5A增大到26.6A,增大了10.6倍.由U0=走=0.25*200V=50V.实际输出出电压大于理论输出电压原因：电感L并不可能无穷大,所以在电感L上存在压降,因此输出电压U0的实际值只有48.71V4、增加检测观察场效应管和二极管在开关过程中的工作电压;增加后电路原理图为:场效应管和二极管在开关过程中的工作电压波形为:由上面波形可以得知,导通时,场效应管的工作电压为

14、0V,而二极管的工作电压为200V;而断开后,电感L和电容C通过二极管续流,此时二极管的工作电压就为0V,而场效应管的工作电压为200V.流都相应的变为了原来的2倍,电感电压UL关于U=0V对称.符合理论分析的结果其他结果和占空比为25%时一致增加检测观察场效应管和二极管在开关过程中的工作电压:场效应管和二极管在开关过程中的工作电压波形除了占空比的变化以外,其他均与上述占空比25%时一致.6、设计电压闭环,采用pi调节器通过闭环自动限制使输出电压平均值在负载变化前后自动保持为50伏电压输出.提示：去掉常数指令,改为调节器输出与三角波比拟.电压反应采用瞬时检测输出值PI调节器采用SimPower

15、Systems/ExtraLibrary/DiscreteControlBlocks/DiscretePIcontroller调节器pi参数实验整定.输出限幅为0.95+0.95通过仿真验证闭环限制效果.电路原理图为：我B先调节P到P=0.08时,输出电压为U0=50.1V,调节Ki=5.5时,加载前后的输出电压根本保持50V不变,如以下图结论：Kp的影响：当Kp加大时,系统动作灵敏,速度加快,在系统稳定的前提下,系统的稳态误差将减小,却不能完全消除系统的稳态误差.Kp偏大时,系统的震荡次数增多,调节时间增长.Kp太大时,系统会趋于不稳定.Ki的影响：积分作用能够消除稳态误差,提升限制精度,但会使系统的稳定性下降,Ki太大