电力电子仿真仿真实验报告

1、目录实验一：常用电力电子器件特性测试错误!未定义书签。（一）实验目的：错误!未定义书签。掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；错误!未定义书签。掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。错误!未定义书签。（二）实验原理错误!未定义书签。（三）实验内容错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析错误!未定义书签。1仿真系统错误!未定义书签。2仿真参数错误!未定义书签。3仿真波形与分析错误!未定义书签。4结论错误!未定义书签。实验二：可控整流电路错误!未定义书签。（一）实验目的错误!未定义书签。（二）实验原理错误!未定义书签。（三）实验内容错误!未定义书

2、签。（四）实验过程与结果分析错误!未定义书签。1单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例错误!未定义书签。2仿真参数错误!未定义书签。3仿真波形与分析错误!未定义书签实验三：交流-交流变换电路错误!未定义书签（一）实验目的错误!未定义书签（三）实验过程与结果分析错误!未定义书签1）晶闸管单相交流调压电路错误!未定义书签实验四：逆变电路错误!未定义书签（一）实验目的错误!未定义书签（二）实验内容错误!未定义书签实验五：单相有源功率校正电路错误!未定义书签（一）实验目的错误!未定义书签（二）实验内容错误!未定义书签个性化作业：错误!未定义书签（一）实验目的：错误!未

3、定义书签（二）实验原理：错误!未定义书签（三）实验内容错误!未定义书签（四）结果分析：错误!未定义书签（五）实验总结：错误!未定义书签实验一：常用电力电子器件特性测试（一）实验目的：掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。（二）实验原理将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。（三）实验内容在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。（四）实验过程与结果分析1仿真系统

4、以GTO为例，搭建仿真系统如下：2仿真参数设置直流电压为2V,GTO通态压降为，负载阻抗为1Q,脉冲产生器占空比为。3仿真波形与分析由图可见，GTO导通时，电流为，负载电压为，占空比为。（2）改变GTO的通态压降，设置为,仿真结果如下图。3)改变脉冲发生器占空比为，波形如下：4)其他电力电子器件的特性仿真。只是在图1的基础上，把GTO变成SCR、MOSFET、IGBT,适当改变参数，即可得到实验结果。实验结果如下：SCR：囤BlockP8rameter&:ThyristorThyristor(linls)ThyristorinparallelwithaseriesRCsnubbercircui

5、t.Inoii-stat亡theThyristormodelhasaninternalresistance(Ron)andinductance(Lan.).FormostapplicationstheinterrialinductanceshcoiLdbusettozeroInciff-sizaizetheTliyristorasaninfmitelutpedance.ParanLetersResistanceRon(Ohms):o.ooi|Inductan匚亡Lon(H):ForwardwoLtageV(V):O.SInitialcurrentIc(A):Snubbercapacitance

6、Cs(F):负载电压为，负载电流为,且幅值不随占空比变化而变化，这是因为SCR为半控型器件，给负脉冲不能控制电路关断。MOSFET：囤BlockPrameter&:MosfetNosfet(mask)(link)MOSFETandinternaldiodeinparallelwithaseriesRCsnubbercircuit.IVhenagateEigziialisappliedtheMOSFET匚ondu匚丈已and.actsasaresistaiiceCRon)inbothdirections.Ifth亡gatesignalfallstozerourhencurrentisnegati

7、vejcurrentistransferred,tothuantipralleldied?ForjnostapplicationSjLonshouldbesettozero.ParajuetersFETresistanceRon(Olrms):minternaldiodeinductanceLon(H):IrLt&rnaldioderesistaiceRd(Ohms):0.01Internaldiodeforwardvoltag：eVf(V);InitialcurrentIc:SnubberresistarceRs(Ohms);IGBT：闻BlockParameters:IG盯IGBT(mas

8、k)(link)Imp1enenteanIGBTdeviceinparallelwithaserieERCsnubbercircuit.Inon-statetheIG-BTmodelhasinternalresistarice(Ron)andinduetanuu(Lan)FormostapplicationSjLonshouldbeset七。zero.Inoff-statetheIGBTmodelhasinfiniteimpedance.FarajueteraResistanceRon(Ohms):0.001A|InductanceLon(H):ForuiardvoltageVf(V):Cur

9、rent109SfalltineTf(s):1e-6CurrenttailtimeTt(s):2e-5InitialcurrentIc:SnubberresxstanceRs(Otuns):4结论为半控型器件，GTO、MOSFET、IGBT为全控型器件，只有全控型器件可以在给予负脉冲时控制电路关断。2.改变器件的导通压降、导通电阻电感均会影响负载的电压电流波形实验二：可控整流电路一）实验目的掌握可控整流电路的工作特性；掌握通用变流器桥、同步6脉冲触发器、示波器模块（Scope）的使用方法。二）实验原理三）实验内容测试单相桥式全控整流电路和三相全控整流电路带不同负载（电阻或阻感）、在不同触发角下

10、的典型波形。四）实验过程与结果分析1单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例oKheUhiverdlBrd-gEpirgrjLii曲amvaluei5sissRLCBrEnd-idirramMsursmentiaanDHCWfi!iiCartnuausm2仿真参数闻BlockPararmeterE：ACVoltageSourceACol-tageSource(nask)(linkIdealsinusoidalACVolta?csoiircrrOECancelHelpApplyF,.jjGIdclLParameters:UniverwlBridgrH&ljifoi

11、已ugEemtBd已ruibb日tualues：whentheJiadalisi丄山山山也心:値41血小岖站MihiinductariceLonofdiodesandthyristorsshouldbesettosecoNuiiberti匚ldge3.cils:2SnubberresistanceEs(Dhiis)Le5SnutibercapacilaruceCsCF)infF口Elect匚匚dewi匚匕IhiytLStOYSRon(CihivsLon(H)Forwatd.voltage7f(V)E)Apply尸九|SourceBl匚kParamrie-rs:PulseGene-ratoren

12、dPulsetypedeternineE-thecomputatiotisltechniqueused.rinebassdisrecotuiendedforusewithavariablestepEolveijwhileSanpLe-basedisrrccuortendedforusevrithafLxe-dstepsolverox:urithinadisccete-partictriofanodeuzinjaunrisble5tep三口1ver.PsrajietrrsFuLsE：t33STznebazed千line(t):|UsesLuiiLatioritina仃Anipliliide:Pe

13、riod(secs):a.02PuLstidth(Safperiod!:10Phasedelay(secs):O*CL02/360|?|InterpretveclQEpaxajiters-as-1-D4Inr囤SourceBlockParameters:Pulse!3en-eratorlendPulsetypedeternmesthecampui:ationaltechniqueused-line-basedisrecoiunended.forusewithavarisblestepsoItdiTjvrhiLeSajipLe-bascdisrccDiunendcd.forusewithatix

14、eiistepsolverorwithinadiscreteportionofaRodeusingavariablestepsolverPar：aneier5:PeriodI.secs):0.02Pulseidth侧ofperiod):EZFhasedelay(secs):0+0.02/360+0.DI0Inie匚p匚btycctotp耳匚ametersm1-Df|Pip|卜匪匪lp|Apply3仿真波形与分析同样，改变电路参数可以得到：阻感负载触发角为0度阻感负载触发角为60度三相全控整流电路仿真系统：BSot*-!_Ccn-a-:l由匚讪畑“50LTO2-3-:D-JdlapaHnMurw

15、nBTiL二EF0皿忙HMfiurerritfitiS&iesRlCBrandiUniw聞dg亡jjausM:比“4ue参数设置：电阻负载时为电阻1欧姆，阻感负载时为电阻1欧姆，电感9999H。电阻负载触发角为60度阻感负载触发角为0度实验三：交流-交流变换电路一）实验目的掌握交流调压电路的工作特性；掌握谐波分析方法。（二）实验内容在MATLAB/Simulink中分别构建晶闸管单相交流调压电路和斩控式单相交流调压电路，测试交流调压性能，并在输入输出电压相同的情况下，比较两个电路的谐波分析结果。三）实验过程与结果分析1）晶闸管单相交流调压电路仿真模型：JUl氏Im-Ma肝Qf冏旳SMTOlbt

16、呻刖pdrabgLiF-fe&Slt*5Ed一3=LurreniMaaairem&-cIACWIt&jeSauruLrn確Bl曰山就HiaRuZBfaiiiL2rCj_fjZj-5cycles9.69.B5生99.9510Time(s)Ifftnndiy鸥302620-1111111111111111FundaingnLal(50Hz)=2S5.-4.THD二3B.52%-ElLIBLUnsPLJrld一D詫)壬162）斩控式单相交流调压电路仿真模型：仿真波形：占空比为50%，电阻为1欧姆谐波分析：Ume(s)FFT甘n盼维Fundamental(5DHz=119.3.THD=1D2.66%-

17、Ec型EEPUnd迟g1巨6810Hsrnwmieorderhllll.li1214161820电源电流的基波分量和电源电压同相位。电源电流中不含低次谐波只含和开关周期有关的高次谐波。实验四：逆变电路（一）实验目的掌握单相电压型逆变电路的工作特性；掌握电流滞环型单相PWM逆变电路的工作特性掌握不同控制方式下调制信号的生成方法。二）实验内容在MATLAB/Simulink中构造单相电压型逆变电路。分别生成方波控制信号、移相控制信号、单极性SPWM控制信号和双极性PWM控制信号。在不同控制方式下，测量输出电压波形并进行谐波分析；在MATLAB/Simulink中构造电流滞环型单相PWM逆变电路，测

18、量交流相电压、相电流、线电压和直流电流波形，并进行谐波分析；分析在不同滞环控制参数对输出波形的影响。仿真模型（方波控制信号）：仿真参数：阪日lokParameterkSeriesRLCErnchS41j.esfiLCBlanch(nasic)(Link)Iripleneatsasariesbt：=fflchoffLCg驗旳Paianetc-esFqIjMTtype：TineTireft)Qbc-jiriulationtiuAmplitude:FsiiadCbc-ce：);Ph1jWLdrth賢ofptiiad)1Phazpdvlay(affics):Ln.dlTiM-trasad.is-xac

19、QiLiiAridcdfor5olvEiriwhileSa*ple-ba-$d.fdEedstep3oliGfvithin2urinea.wiaibLoJtj)solvot.fj03j.5tancelOlrnsJ:Pi-ilsatypadtutr工居wthaaaripurtatlanaltchriiqufPulsetyptdfltemijLesthe-ccpulatiULaltechninueU2G-rithaiC7JLiiEnd.e-idiffiietepoiticmofTinifl-basfldLsrsconnnn.dfldfoesolireEj,irhilsSarple-baaeflis

20、tiaedstepsol砂nrrithlBaufinjavatiabLpstpjdLvci：tizoviihavsriablB匚amendedfillutediscretHpjxtictiotParssHtsrsFulcttype1Anpliludc-*!PulsaJidtk幅afpat:ia4)2Phas-adaLay(a):JjitsiDiei：irectoinaraiieterg他L-H7ItYte-rnrctve-rtDiTiarinrtsESasL-Dend.durttLParaivtqrEAnvLdtudfAnplitude-sPnrwd;HD2FulsfiiRidth改otpfl

21、zdDd);0丁Ihrteiprrtsctorparautrtppidthaaa7&Puls*typs-Tirrt：btdFuls*Vidth煤ofptticdsPI133*delayew-cs)zCuOlIntarpiFatHNictarpA.-uaictahI-Ci仿真波形：谐波分析：FFTmndkw2of500cyclesM9timedsignalFFT他为阀isFundamental5QHzi=3B77.THD=刈17%5_osBsoi-332211-EsQUJBPUnLLJJ_mmlpllIIIIIIk-&Y-3A.&IIIII102D30期Harmonicander70仿真模型（移

22、相控制信号）：改变开关1、2参数如下（即移相30）：I?Dum-BlockParanwtEraPulseGcncratar2怙Source-BlockParameters:PulseGtneratcriendfuljEtyptdjteEninez-thecosputatoaaltechrinjj.euj-ediendPi-lLsbtyjodetenihesthscciputatLditalteckiniquBusedrTiebartdisreconaendedfqe3oh!sijh订rSarijjlg-bssedisliA6dstepsolveiocyitkin.auinEa-variahlE

23、stepsolverusei/itha.TraciablcreccdAeadedfarceediscretejucticaioll?lIntcijjrrtTectnrparamff+efs351-Dhii3ECancelIfelpApplyIj.n.c-bafedisrecnriende-d.fo匚salwer?whileSitiple-has-edisofevith.nvaiiablere:口rwe口日亡吐forusertepvitha01Canjcsl仿真波形：谐波分析：pSJMetiecignaiSWcytle*fftvrindom|ln伯咋2时曲Time|时pFFTaiat/i*-h2

24、r31111111111111HarmtiniCordrFijidamprtd(MHz)-BThD-2X62%OSD-illontf-aEnpun七Bnx仿真模型（单极性SPWM控制信号）：仿真波形：400-谐波分析：Discrebc.fc=1-dic-jiv-y壬，IOaianp&-CP,TAKiiDpJP.ke/trvrxcnl_baskan4IT为gnoJSelectedsrgnaJ.50cycles.FFTwindow(inredJ:2cyclesfft肿日油aFundajmenlaJ(&QHz=2M.1.THD=S6.17%仿真模型（双极性PWM控制信号）：CurrentMeasur

25、erentDCVataeSciurceUn讯闿刖日ndgE勺RLCEranchJwlE-1kiCo-ntinuDuspnw?rjjjiScops-Qut3j斂am仿真波形：谐波分析：IIIIIIIIIoo20150udanJPJeEmpunLL苗BE3IIlIIII-11I丨丨I1111II1111丨IIlII1111hl11II111llI111I11III111.Il.11III仿真模型：EIdMuttiniecerDiscrete=Ie-05CurTerf?pwerguiScop-elDCVoltageSource1IGBTT/DiodelLogicalOperatorSineWswCu

26、rrentMeasurement2IGBT/Diode(LLCBnanthNOTM仿真参数：直流电源10V囤FunctionBhckParameten:ReljyRfllayOutputthe5peclj.e-i1pon*oepoffvalw?bycantpacjxiEthflinputtothejpecifj.ed.ttuefhaldsuTlwosxoffrtaterftlwcelayis*notaffectedhylmiirtbttwesDtheqjjpecandIowailinxtfuFIsin险介“Attmut日W5暫址曰1oilpoint;Svitchoffpoin帖-CL5Dotp

27、utvhK如OutputvkeiLoff:IriJjiJtplOCSSeineilrieritjCtianiu-la-Is-antlhasd)EnableicE3=cro5JuiidetArtj.coxStaple1ine(-farmhe-tiled)jg|GgmcmL|创比Apply仿真波形（从上到下依次为电源电压、电流和负载电压、电流）：1110.5109.5920-20谐波分析：dE口百PUF1U-右*?=将滞环参数改小后可得谐波分析结果如下：I厂ITanBtpai-FLncLmQiTtd(StlHzJ=dJ-11T1-Cj=EQ赠In040a00100120UO160150ZOOHam

28、nicaM軻由THD变化可知减小环宽可以减少谐波分量。实验五：单相有源功率校正电路一）实验目的掌握单相有源功率校正电路的工作原理，要求输出电压达到给定值，且网侧电流正弦化，功率因数为1；掌握电压外环和电流内环的设计方法。二）实验内容在MATLAB/Simulink中构建单相有源功率校正电路；测量输入、输出电压波形，输入电流波形，并进行谐波分析。仿真模型：口tm卫JW才SkbiT-iB-diI.r:K行”仿真波形（从上到下依次为输入电流、电压和输出电压）：谐波分析（输出电压）：勺审dlFFTwindflrt：2tsf100eyctesatselectedsignalFundepwntaliKIH

29、z)=002563.W0=45096朝5J5s53?1Erasj.g1D12HriYunic讯加141BIS20个性化作业：（一）实验目的：掌握实验电路的工作原理和关键波形；分析不同参数设置对仿真结果的影响；（二）实验原理：仿真无缓冲电路的电流断路器与电感串联的情况（三）实验内容参数设置：囤BlockParameters:50V&0HzSourceBlockParameters:BreakerControlTimer(mask)(link)G-eneratesasignal匚hangingatspecifiedtimes.Ifasignalvalueisricrtspecifiedattinezerotheoutputiskeptat0untilthefirstspecified丈ransitiontime.ParajuetetETrine(s):Help