電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)分析matlab仿真(編輯修改稿)
2025-07-14 14:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 通和斷開的周波數(shù)。3)單相斬控式交流調(diào)壓電路一般采用全控型器件作為開關(guān)器件，其基本原理和直流斬波電路類似，只是直流斬波電路的輸入是直流電壓，而斬控式交流調(diào)壓電路輸入的是正弦交流電壓。在交流電源的正半周，用V1進(jìn)行斬波控制，用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道；在負(fù)半周，用V2進(jìn)行斬波控制，用V4給負(fù)載電流提供續(xù)流通道。設(shè)斬波器件VV2的導(dǎo)通時(shí)間為ton，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比為α=ton/T，和直流斬波電路一樣，通過改變?chǔ)羴碚{(diào)節(jié)輸出電壓U0。因此，在仿真過程中，需要設(shè)置晶閘管觸發(fā)脈沖的周期為電源周期的1/N倍，然后根據(jù)題目要求設(shè)置脈沖寬度即可得出題目所需波形。 電路原理圖及MATLAB/Simulink環(huán)境下仿真模型1)單相交流調(diào)壓電路原理圖及仿真模型(1)帶電阻性負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路原理圖如圖5所示，仿真模型如圖6所示。圖5 帶電阻性負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路原理圖 圖6 帶電阻性負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路仿真模型 (2)帶阻感性負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路原理圖如圖7所示，仿真模型如圖8所示。圖7 帶阻感性負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路原理圖圖8 帶阻感性負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路仿真模型2)單相交流調(diào)功電路原理圖及仿真模型單相交流調(diào)功電路原理圖如圖9所示，仿真模型如圖10所示。圖9 單相交流調(diào)功電路原理圖圖10 單相交流調(diào)功電路仿真模型3)單相斬控式交流調(diào)壓電路原理圖及仿真模型單相斬控式交流調(diào)壓電路原理圖如圖11所示，仿真模型如圖12所示。圖11 單相斬控式交流調(diào)壓電路原理圖圖12 單相斬控式交流調(diào)壓電路仿真模型2)運(yùn)行結(jié)果見附錄二。 回答以下思考題：①交流調(diào)壓與交流調(diào)功的電路結(jié)構(gòu)是否相同，控制方式有何不同？答：交流調(diào)功電路和交流調(diào)壓電路的電路結(jié)構(gòu)完全相同，只是控制方式不同。交流調(diào)壓電路中，在交流電源u1的正半周和負(fù)半周，分別對VT1和VT2的觸發(fā)延遲角進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。而交流調(diào)功電路不是在每個(gè)交流電源周期都通過觸發(fā)延遲角α對輸出電壓波形進(jìn)行控制，而是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)整周波，再斷開幾個(gè)整周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。②兩者對脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)設(shè)置有何不同？答：交流調(diào)壓電路應(yīng)設(shè)置晶閘管脈沖周期與電源周期相同，通過控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位滯后角來改變觸發(fā)角α的大小從而調(diào)節(jié)輸出電壓。交流調(diào)功電路應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置晶閘管觸發(fā)脈沖的周期為電源周期的N倍，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖寬度來改變占空比以調(diào)節(jié)負(fù)載與交流電源接通和斷開的周波數(shù)。③比較斬控式交流調(diào)壓電路與相控式交流調(diào)壓電路的功率因數(shù)有何不同？答：在斬控式交流調(diào)壓電路中，電源電流的基波分量是和電源電壓同相位的，即位移因數(shù)為1，電源電流中不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波，這些高次諧波用很小的濾波器即可濾除，這時(shí)電路的功率因數(shù)接近1。在相控式交流調(diào)壓電路中，相控作用使電流發(fā)生滯后，并且波形也發(fā)生畸變，所以即使純電阻負(fù)載功率因數(shù)也不為1。而且控制角越大，功率因數(shù)越小，這是相控電路普遍存在的一個(gè)缺點(diǎn)。④兩者對脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)設(shè)置有何不同？答：斬控式交流調(diào)壓電路應(yīng)設(shè)置晶閘管觸發(fā)脈沖的周期為電源周期的1/N倍，然后根據(jù)題目要求設(shè)置觸發(fā)脈沖的寬度即可調(diào)節(jié)輸出電壓。相控式交流調(diào)壓電路應(yīng)設(shè)置晶閘管觸發(fā)脈沖的周期與電源周期相同，通過控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位滯后角來改變觸發(fā)角α的大小從而調(diào)節(jié)輸出電壓。3 電力系統(tǒng)分析實(shí)訓(xùn)報(bào)告 題目一 題目題目：同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程的仿真假設(shè)一臺(tái)有阻尼繞組的同步發(fā)電機(jī)，PN =200MW，UN =，fN =50Hz，xd=，xq=，，r =，xσf=，xαD=，xσQ=，TD=2s。若發(fā)電機(jī)空載，端電壓為額定電壓，端子突然發(fā)生三相短路，且α0=0，利用MATLAB/Simulink (或ETAP)建立仿真模型，并根據(jù)已知參數(shù)對各模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。1)合理選擇仿真算法和故障模塊中的短路類型，仿真結(jié)束時(shí)間取為1s，試完成同步發(fā)電機(jī)端發(fā)生突然三相短路故障的暫態(tài)過程仿真，并繪制：①給出各個(gè)元件模塊參數(shù)設(shè)置的窗口圖；②短路發(fā)生后的三相定子電流波形；③短路發(fā)生后的定子電流的d軸和q軸分量id、iq以及勵(lì)磁電流if的波形；2)改變故障模塊中的短路類型，合理選擇仿真算法，仿真結(jié)束時(shí)間取為1s，試完成同步發(fā)電機(jī)端突然發(fā)生BC兩相短路故障的暫態(tài)過程仿真，并繪制：①給出各個(gè)元件模塊參數(shù)設(shè)置的窗口圖；②短路發(fā)生后的三相定子電流波形；③短路發(fā)生后不同的三相定子電流的d軸和q軸分量id、iq的波形；3)分析并回答①對應(yīng)α0=0，故障模塊中的短路發(fā)生時(shí)間該如何設(shè)置？②需要進(jìn)行哪些潮流計(jì)算？ 仿真思路分析在分析同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程時(shí)，可以利用疊加定理，這樣同步發(fā)電機(jī)機(jī)端突然短路相當(dāng)于在發(fā)電機(jī)端口處突然加上了與電機(jī)短路前的端電壓大小相等但方向相反的三相電壓。在定子繞組上突然加以對稱的相電壓后，為了保持其無源電路的磁鏈不變，在其定子繞組中將要引起相應(yīng)的瞬變電流，而且這些瞬變電流還要按照一定的時(shí)間常數(shù)逐步衰減至穩(wěn)態(tài)值。當(dāng)發(fā)電機(jī)突然短路時(shí)，定子各繞組電流將包含基頻分量、倍頻分量和直流分量。到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，定子電流起始值中的直流分量和倍頻分量將由其起始值以時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減到零，而基頻分量則由其起始值以時(shí)間常數(shù)、按指數(shù)規(guī)律衰減為相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值。同樣，在轉(zhuǎn)子繞組中也包含直流分量和同頻率交流分量。 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路暫態(tài)過程的數(shù)值計(jì)算利用MATLAB對突然三相短路后的定子電流進(jìn)行計(jì)算的基本步驟如下：①首先計(jì)算各衰減時(shí)間常數(shù)。查閱資料可得，。由于空載時(shí)，，其中、為短路前瞬間的空載電勢、機(jī)端電壓，所以可得a相定子電流表達(dá)式為②利用MATLAB對上式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算并繪圖的m文件程序清單見附錄3。運(yùn)行程序得到發(fā)電機(jī)端突然發(fā)生三相短路時(shí)的a相定子電流，以及基頻分量Ia、倍頻分量Ia1和非周期分量Ia2的波形見附錄三，如圖31所示 ，
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