三相交流调压电路设计实验报告(共19页)

1、 电力电子技术课程设计实训报告(bogo)二级学院：自动化学院课程名称：电力电子技术设计题目：三相交流调压电路设计姓 名：学 号：设计班级：指导教师：设计时间： 目录(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294520618 1 电力(dinl)电子仿真工具介绍 HYPERLINK l _Toc294520619 1.1 Matlab介绍(jisho) HYPERLINK l _Toc294520620 1.2 SIMULINK仿真(fn zhn)工具简介 HYPERLINK l _Toc294520625 2电力电子器件测试 HYPERLINK l _Toc

2、294520629 2.1 实验目的 HYPERLINK l _Toc294520629 2.2 实验原理 HYPERLINK l _Toc294520629 2.3 实验内容 HYPERLINK l _Toc294520629 2.4 计算机仿真测试过程 HYPERLINK l _Toc294520629 2.5 总结与心得 HYPERLINK l _Toc294520629 HYPERLINK l _Toc294520632 3 三相交流调压电路 HYPERLINK l _Toc294520633 3.1实验目的 HYPERLINK l _Toc294520637 3.2实验原理 HYPE

3、RLINK l _Toc294520637 3.3实验内容 HYPERLINK l _Toc294520637 3.4计算机仿真过程及输出结果 HYPERLINK l _Toc294520638 4总结及实训体会 HYPERLINK l _Toc294520638 5附录1电力电子仿真工具介绍1.1 Matlab介绍MATLAB是美国(mi u) HYPERLINK /view/1855191.htm t /_blank MathWorks公司出品的商业(shngy) HYPERLINK /view/1658637.htm t /_blank 数学(shxu)软件，用于 HYPERLINK /

4、view/7420.htm t /_blank 算法开发、数据可视化、数据分析以及 HYPERLINK /view/920695.htm t /_blank 数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，MATLAB 是Matrix Laboratory 的缩写意为矩阵工厂（矩阵实验室）。于1984 年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干工具箱.具有强大的矩阵计算和数据可视化能力.一方面可以实现数值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、信号处理、系统仿真等若干个领域的数学计算，另一方面可以实现二维、三维图形绘制、三维场景创建和渲染、科学计算可视化、图像处理、虚拟现实和地图制作等图形图象方面

5、的处理.同时，MATLAB 是一种解释式语言. 简单易学、代码短小高效、计算功能强大、图形绘制和处理容易、可扩展性强.是主要面对科学计算、可视化以及交互式 HYPERLINK /view/8332.htm t /_blank 程序设计的高科技计算环境。它将 HYPERLINK /view/295760.htm t /_blank 数值分析、 HYPERLINK /view/2627393.htm t /_blank 矩阵计算、科学数据可视化以及非 HYPERLINK /view/300474.htm t /_blank 线性动态系统的 HYPERLINK /view/44500.htm t /

6、_blank 建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效 HYPERLINK /view/920695.htm t /_blank 数值计算的众多科学 HYPERLINK /view/257682.htm t /_blank 领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式 HYPERLINK /view/128511.htm t /_blank 程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和 HYPERLINK /view/30608.htm t /_blank Mathem

7、atica、 HYPERLINK /view/127864.htm t /_blank Maple并称为三大 HYPERLINK /view/1284.htm t /_blank 数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行 HYPERLINK /view/10337.htm t /_blank 矩阵运算、绘制 HYPERLINK /view/15061.htm t /_blank 函数和数据、实现 HYPERLINK /view/7420.htm t /_blank 算法、创建用户界面、连接其他 HYPERLINK /view/552871.htm t /_

8、blank 编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、 HYPERLINK /view/642820.htm t /_blank 信号处理与通讯、 HYPERLINK /view/14662.htm t /_blank 图像处理、 HYPERLINK /view/1345304.htm t /_blank 信号检测、 HYPERLINK /view/2659790.htm t /_blank 金融建模设计与分析等 HYPERLINK /view/257682.htm t /_blank 领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的 HYPERLINK /view/178461.htm t

9、 /_blank 指令 HYPERLINK /view/420676.htm t /_blank 表达式与 HYPERLINK /view/1284.htm t /_blank 数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C， HYPERLINK /view/36402.htm t /_blank FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的 HYPERLINK /view/1658637.htm t /_blank 数学软件。在新的版本中也加入了对 HYPERLINK /view/10075.h

10、tm t /_blank C， HYPERLINK /view/36402.htm t /_blank FORTRAN， HYPERLINK /view/824.htm t /_blank C+， HYPERLINK /view/29.htm t /_blank JAVA的支持。1.2 SIMULINK仿真工具简介Simulink是 HYPERLINK /view/10598.htm t /_blank MATLAB最重要的组件(z jin)之一，它提供一个 HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 动态(dngti)系统建模、仿真(fn zhn)和综合分析的

11、集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和 HYPERLINK /view/162096.htm t /_blank 数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的 HYPERLINK /view/287257.htm t /_blank 第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 simulinkMATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现 HYPERLI

12、NK /view/3821780.htm t /_blank 动态系统建模、仿真和分析的一个 HYPERLINK /view/600107.htm t /_blank 软件包，被广泛应用于 HYPERLINK /view/375180.htm t /_blank 线性系统、非线性系统、 HYPERLINK /view/181947.htm t /_blank 数字控制及 HYPERLINK /view/162096.htm t /_blank 数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有

13、不同的采样速率。为了创建 HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形 HYPERLINK /view/1309799.htm t /_blank 用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。Simulink是用于 HYPERLINK /view/3821780.htm t /_blank 动态系统和 HYPERLINK /view/6115.htm t /_blank 嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工

14、具。对各种 HYPERLINK /view/545543.htm t /_blank 时变系统，包括通讯、控制、 HYPERLINK /view/642820.htm t /_blank 信号处理、视频处理和 HYPERLINK /view/4400988.htm t /_blank 图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法

15、研发、仿真的分析和可视化、 HYPERLINK /view/80110.htm t /_blank 批处理 HYPERLINK /view/54.htm t /_blank 脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。它具有丰富的可扩充的预定义模块库交互式的图形 HYPERLINK /view/499644.htm t /_blank 编辑器来组合和管理直观的模块图能以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理。通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码。并提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成。使用Embe

16、dded MATLAB 模块在Simulink和 HYPERLINK /view/6115.htm t /_blank 嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。2电力电子器件测试2.1 实验(shyn)目的掌握各种电力(dinl)电子

17、器件的工作特性。掌握各器件对触发信号(xnho)的要求。2.2 实验原理 实验电路如图所示： 新器件特性实验原理图将电力电子器件和负载电阻Rp串联后接至直流电源的两端，有实验装置上的给定为新器件提供触发信号，使器件触发导通。图中电阻Rp用滑线变阻器，接成并联形式，直流电压和电流表可从电源控制屏上获得，直流电源从电源控制屏的励磁电源获得。2.3实验内容 （1）可关断晶闸管（GTO）特性实验 （2）功率场效应管（MOSFET）特性实验 （3）绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验2.4 计算机仿真实验 启动MATLAB软件进入SIMULINK后新建文档，绘制GTO MOSFET IGBT 电路特性测

18、试系统模型如下图所示， 双击各模块并设置相应(xingyng)参数，设置好各模块参数后，单击工具栏的按钮，得到(d do)如下图 GTO IGBT SCR 由以上仿真图可得各器件输出(shch)数据如下各表：GTO输出特性数据(shj)记录IGBT输出特性数据(shj)记录MOSFET输出特性数据记录2.5 总结与心得由上述仿真过程得到(d do)的输出特性数据可得出各器件的输出特性图。GTO的输出特性 IGBT输出特性SCR输出特性这门实验课程的线路(xinl)连接及线路实验原理并不复杂，最困难的是是完成(wn chng)试验线路连接以后所进行的调试与操作，难以得出相关的正确的波形以及争取的

19、结果和参数。这是由于对实验的过程及原理理解的不深刻，对相关的知识掌握的不够透彻，不能熟练应用到实际操作以及应用当中。并且动手能力不够强，对实验过程不熟悉，实验操作生疏，缺乏相关的实际操作经验以及实际操作技巧，遇到实际操作中的问题难以独立解决，如何下手。对操作过程中的 错误以及故障(gzhng)难以发现排除。通过本次的实验课程，我还发现自己以前学习中所出现的一些薄弱环节，并为今后的学习指明了方向，同时也会为将来的工作打下一个良好的基础。这次的实验课程为我们提供了一个很好的锻炼机会，使我们及早了解一些相关知识以便以后运用到实际中去。通过这次的实验课程，我知道只有通过刻苦的学习，加强对知识的熟练掌握

20、程度，在现实的中才会得心应手，应对自如。总体来说，经过这次实验课程，我还从中学到了很多课本上所没有提及的知识。我会把这此实验课程作为我人生的起点，在以后的工作学习中不断要求自己，完善自己，让自己做的更好。3三相交流(jioli)调压电路3.1实验(shyn)目的(md):了解三相交流调压触发电路的工作原理。加深理解三相交流调压电路的工作原理。了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。掌握三相交流调压电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。3.2实验原理：本实验的三相交流调压器为三相三线制，由于没有中线，每相电流必须从另一相构成回路，因此电流流通路径中有两个晶闸管，所以交流调压应采用宽

21、脉冲或双窄脉冲进行触发。三相的触发脉冲应依次相差120，同一相的两个反并联的晶闸管触发脉冲应相差180。通过调节导通角的大小从而控制晶闸管的导通角大小，以控制输出电压有效值来调节输出电压。实验装置中使用后沿固定，前沿可变的宽脉冲链实验电路如下图3.2所示：图3.2 整流电压平均值分两种情况如下：30时，负载电流连续，有当=0时，U。最大，U。=1.17U230时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有负载(fzi)电流平均值为 晶闸管承受的最大反向(fn xin)电压为： 由于晶闸管阴极与零线间的电压即为整流输出电压U。，其最小值为零，而晶闸管阳极与零线间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，

22、因此(ync)晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值。3.3实验内容 （1）三相交流调压器触发电路的调试。 （2）三相交流调压器电路带电阻性负载。 （3）三相交流调压电路带电阻电感性负载3.4计算机仿真过程及输出结果 1.带电阻性负载的仿真 启动MATLAB软件进入SIMULINK后新建文档，绘制三相交流调压系统模型如图： （1）交流(jioli)电压源的参数设置 设置(shzh)交流峰值电压为100V 频率为50Hz。 （2）晶闸管的参数设置 Rn=0.001，Lon=OH，Vf=0.8，Rs=500，Cs=250e-9（250*10-9）F。 （3）负载(fzi)的参数

23、设置 R=450，L=OH，C=inf。 （4）脉冲发生器模块的参数设置 频率设置为50Hz，脉冲宽度为2% 设置好各模块参数后，单击工具栏的按钮，得到如下图控制角0控制(kngzh)角30 2.带电阻(dinz)电感性负载的仿真 启动MATLAB软件进入SIMULINK后新建文档，绘制(huzh)三相交流调压系统模型如图： 双击各模块(m kui)，再出现的对话框内设置相应参数，各模块参数设置同上，但负载模块的参数设置为：R=450，L=0.1H，C=inf设置好各模块(m kui)参数后，单击工具栏的按钮，得到(d do)如下图控制(kngzh)角为0控制(kngzh)角为304总结(zngji)及实训体会 随着大功率半导体开关器件的发明和变流电路的进步和发展，产生了利用这类器件和电路实现(shxin)电能变换与控制的技术电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带(nidi)，