功率电子课设

1、?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： 2021年 12 月 10日 目 录1. 课程设计的目的12. 课程设计的要求13. 课程设计内容13.1 工程一：单相半波可控整流电路13.1.1 原理图13.1.2 仿真模型23.1.3 参数设置23.1.4 仿真角度设置43.1.5 仿真分析43.2 工程二：单相桥式全控整流电路53.2.1 电路原理图53.2.2 仿真模型63.2.3 参数设置63.2.4 仿真结果83.2.5 仿真分析83.3 工程三：三相半波可控整流电路仿真83.3.1 电路原理图83.3.2 仿真模型图83.3.3

2、 参数设置93.3.4 仿真结果103.3.5 仿真分析113.4 工程四：单相桥式半控整流电路113.4.1 电路原理图113.4.2 仿真模型123.4.3 参数设置123.4.4 仿真结果143.4.5 仿真分析143.5 工程五：单相交流调压电路电路143.5.1 原理图143.5.2 仿真模型143.5.3 参数设置153.5.4 仿真结果173.5.5 仿真结果分析174. 课程设计总结175. 参考书目171. 课程设计的目的功率电子技术课程是一门专业技术根底课，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

3、行仿真与建模，根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根底知识，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根本理论的理解，提高运用根本技能的能力，为今后的学习和工作打下坚实的根底。通过设计，使学生稳固、加深对变流电路根本理论的理解，提高学生运用电路根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熟练掌握根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

4、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 工程一：单相半波可控整流电路3.1.1 原理图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t器变换电压和隔离的作用，用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值，二次电压u2为50hz正弦波波形如下图，其有效值为u2 3.1.2 仿真模型 根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图 3.1.3 参数设置仿真参数，算法solverode15s，相对误差relativetolerance1e-3，开始时间0结束时间0.0

5、5s 脉冲参数，振幅1V，周期0.02，占空比10%，时相延迟0.02*30、360s 电源参数，频率50hz，电压220v 晶闸管参数 3.1.4 仿真结果设置触发脉冲别为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，第四列波为晶闸管波形3.1.5 仿真分析 在电源电压正半波0区间，晶闸管承受正向电压，在t=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t=时刻，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

6、，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t=2+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上，如此不断反复。3.2 工程二：单相桥式全控整流电路3.2.1 电路原理图 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0区间，4个晶闸管都不导通。假设4个晶闸管的漏电阻相等，那么Ut1.4= Ut2.3=1/2

7、u2。2） 在u2正半波的区间，在时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。3） 在u2负半波的区间，在区间，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负半波的区间，在时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿bVT3RVT2T的二次绕组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1-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况t0晶闸管导通情况VT1.4、VT2.3都截止VT1.4导通、VT2.3截止VT1.4、VT2.3都截止VT1.4截止、

8、VT2.3导通ud0u20-u2id0u2/R0-u2/Ri20u2/R0+u2/Rutut1.4=ut2.3= (½)u2ut1.4=0、ut2.3=u2ut1.4=ut2.3= (½)u2ut1.4=u2、ut2.3=03.2.2 仿真模型 3.2.3 参数设置仿真参数，算法solverode45s，相对误差relativetolerance1e-3，开始时间0结束时间3s 电源参数，频率50hz，电压220v脉冲设置 3.2.4 仿真结果3.2.5 仿真分析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

9、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 工程三：三相半波可控整流电路仿真3.3.1 电路原理图 变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形，为/Y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阴极接法 3.3.2 仿真模型图根据原理图仿真电路图3.3.3 参数设置仿真参数，算法solverode15s，相对误差relativetolerance1e-3，开始时间0结束时间0.05s脉冲参数，振幅1V，周期0.02，占空比10%，时相延迟为+30*0.01/18

10、0电源参数，频率50hz，电压100v3.3.4 仿真结果设置触发脉冲分别为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3.3.5 仿真分析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，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0 第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压。 第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac ，为另一段线电压。a = 30°时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界

11、状态，各相仍导电120° 。a > 30°的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120°3.4 工程四：单相桥式半控整流电路3.4.1 电路原理图 工作原理：假定负载中电感足够大，负载电流iD连续并近似为一条直线，在u的正半周t=的时刻触发晶闸管VT1，那么VT1、VD2导通，电流从电源正断经VT1、负载、VD2回到负端，负载两端整流电压uD=u2。当u2在t=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u=0。当t=+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

12、载、VD1回到正端，负载两端得到整流电压uD=-u2。 当u在t>2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3.4.2 仿真模型 3.4.3 参数设置 晶闸管设置电源设置脉冲设置3.4.4 仿真结果3.4.5 仿真分析 1、电感在电路中具有续流作用; 2、晶闸管在触发时换流，二极管那么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，负载上的平均电压越小。3.5 工程五：单相交流调压电路电路3.5.1 原理图 3.5.2 仿真模型 3.5.3 参数设置 晶闸管设置电源设置脉冲设置3.5.4 仿真结果 3.5.5 仿真结果分析随着a的增大，U0逐渐减小，直到a=180时，U0=00负载电压波形是电源电压的一局部，通过触发延迟角为a的变化就可以实现输出电压的控制。4. 课程设计总结经过这次亲手用matlab来仿真功率电子的电路原理，又从新复习了一遍相关的一些理论知识。感觉以前学根底不是很扎实，不过现在通过这次亲手用DSP软件工具画电路原理图，利用matlab来仿真。然后和书本上的理论图进行比照，发现实际仿真的时候会有些误差，波形没有理论的那么圆滑和精确。在实验中也遇到了不少的困难，首先是测电流和电压的元器件用起来不是很清楚刚开始，不过经过同学的