【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 周各寬120176。、前沿相差180176。的矩形波，其有效值為：（公式228）圖27 三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載α=90176。時(shí)波形晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。3. 三相整流電路仿真研究 MATLAB概述MATLAB是一款以數(shù)值計(jì)算為主的軟件，他進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算的基本處理單位是復(fù)數(shù)數(shù)組（或稱(chēng)陣列），并且數(shù)組維數(shù)是自動(dòng)按照規(guī)則確定的。它的計(jì)算具有快速性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性等特點(diǎn)。MATLAB的圖形可視能力在所有數(shù)學(xué)軟件中是首屈一指的。MATLAB的圖形系統(tǒng)有高層和低層兩個(gè)部分組成。高層指令友善、簡(jiǎn)便；低層指令細(xì)膩、豐富、靈活。一般說(shuō)來(lái)，不管二元函數(shù)多么復(fù)雜，它的三維圖形，僅需10條左右指令，就能得到富于感染力的表現(xiàn)。數(shù)據(jù)和函數(shù)的圖形可視手段包括：線(xiàn)的勾畫(huà)、色圖的使用、濃談的處理、視角的選擇、透視和裁剪。MATLAB有比較完備的圖形標(biāo)識(shí)指令，它們可標(biāo)注：圖名、軸名、解釋文字和繪畫(huà)圖例。MATLAB具有的工作環(huán)境有：幫助系統(tǒng)、工作內(nèi)存管理、搜索路徑管理、操作系統(tǒng)、程序調(diào)試和性能剖析工具等。MATLAB的編程基本上是使用作圖方式，快捷、方便、簡(jiǎn)單。而在MATLAB環(huán)境運(yùn)行的SIMULINK總由模塊庫(kù)、模塊構(gòu)造及分析指令、演示程序等三部分組成，只要通過(guò)一些簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作就可形象地建立起被研究系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真和分析研究。并且一些不得不忽略的非線(xiàn)性、隨機(jī)干擾等因素的影響也十分容易研究。在MATLAB的SIMNLINK的界面下，可以用模型圖將需要設(shè)計(jì)的情況表示出來(lái)，通過(guò)連線(xiàn)及設(shè)置實(shí)驗(yàn)中所需的各種設(shè)備及器件的使用值，繼而可以調(diào)試、仿真。設(shè)置不同的參數(shù)值，可以仿真出不同條件下的圖形以及在晶閘管故障時(shí)的圖形、現(xiàn)象。SIMNLINK中的電氣模塊是：電源模塊庫(kù)（包括交流、直流及可控的電壓源和電流源），元件模塊庫(kù)（包括串聯(lián)及并聯(lián)的RLC 支路負(fù)載、變壓器、互感、開(kāi)關(guān)等），電力電子模塊庫(kù)（包括二極管、晶閘管、GTO、MOSFET、IGBT 等電力電子器件），還有通用橋（它可設(shè)定成不同電力電子器件的單臂、雙臂和三臂橋），電機(jī)模塊庫(kù)（直流、交流等），各種電機(jī)模塊。連接模塊庫(kù)是：包括地線(xiàn)、中性點(diǎn)、連結(jié)點(diǎn)等。測(cè)量模塊庫(kù)是：包括電流、電壓等測(cè)量模塊。附加模塊庫(kù)是：主要有①控制模塊庫(kù)：內(nèi)有同步6 脈沖發(fā)生器、PWM 發(fā)生器、時(shí)鐘、三相可編程電源等。②離散測(cè)量模塊庫(kù)：各種離散測(cè)量模塊。③離散控制模塊庫(kù)：離散PI、PID 控制器，離散PWM 發(fā)生器和二階濾波器等。④測(cè)量模塊庫(kù)：有交流調(diào)速中的abc 到dqo的坐標(biāo)變換等。⑤矢量模塊庫(kù)：序列分析器等。⑥附加電機(jī)模塊庫(kù)：有直流電機(jī)、離散直流電機(jī)等。 Simulink概述Simulink是用于仿真建模及分析動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一組程序包，它支持線(xiàn)形和非線(xiàn)性系統(tǒng)，能在連續(xù)時(shí)間，離散時(shí)間或兩者的復(fù)合情況下建模。系統(tǒng)也能采用復(fù)合速率，也就是用不同的部分用不同的速率來(lái)采樣和更新。Simulink提供一個(gè)圖形化用戶(hù)界面用于建模，用鼠標(biāo)拖拉塊狀圖表即可完成建模。在此界面下能像用鉛筆在紙上一樣畫(huà)模型。相對(duì)于以前的仿真需要用語(yǔ)言和程序來(lái)表明不同的方程式而言有了極大的進(jìn)步。Simulink擁有全面的庫(kù)，如接收器，信號(hào)源，線(xiàn)形及非線(xiàn)形組塊和連接器。同時(shí)也能自己定義和建立自己的塊。模塊有等級(jí)之分，因此可以由頂層往下的步驟也可以選擇從底層往上建模?？梢栽诟邔由辖y(tǒng)觀(guān)系統(tǒng)，然后雙擊模塊來(lái)觀(guān)看下一層的模型細(xì)節(jié)。這種途徑可以深入了解模型的組織和模塊之間的相互作用。在定義了一個(gè)模型后，就可以進(jìn)行仿真了，用綜合方法的選擇或用Simulink的菜單或MATLAB命令窗口的命令鍵入。菜單的獨(dú)特性便于交互式工作，當(dāng)然命令行對(duì)于運(yùn)行仿真的分支是很有用的。使用scopes或其他顯示模塊就可在模擬運(yùn)行時(shí)看到模擬結(jié)果。進(jìn)一步，可以改變其中的參數(shù)同時(shí)可以立即看到結(jié)果的改變，仿真結(jié)果可以放到MATLAB工作空間來(lái)做后處理和可視化。模型分析工具包括線(xiàn)性化工具和微調(diào)工具，它們可以從MATLAB命令行直接訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)還有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因?yàn)镸ATLAB和Simulink是一體的，所以可以仿真，分析，修改模型在兩者中的任一環(huán)境中進(jìn)行。 三相整流電路仿真分析利用SIMULINK建模非常方便，只要把所需的模塊一一拖入建模窗口，設(shè)置好合適的參數(shù)，用適當(dāng)?shù)倪B線(xiàn)把它們連接好即可（具體操作中需要注意，在連線(xiàn)過(guò)程中一定要使連線(xiàn)點(diǎn)的單箭頭變成粗黑箭頭，若系統(tǒng)中有暫時(shí)不用的輸入端子和輸出端子，應(yīng)該分別用接地模塊和終止模塊將其封閉，以免仿真時(shí)在命令窗口出現(xiàn)不必要的警告提示，使得仿真不能進(jìn)行）。構(gòu)建系統(tǒng)模型時(shí)，應(yīng)注意對(duì)電路器件等效參數(shù)的正確考慮，這與搭建實(shí)際電路存在很大差別。仿真成功的關(guān)鍵是設(shè)置好仿真參數(shù)，這包括仿真的起始和終止時(shí)間，仿真算法，最大相對(duì)誤差和最大絕對(duì)誤差，變步長(zhǎng)或固定步長(zhǎng)等。參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)模型的性質(zhì)和仿真的需要而定，尤其是仿真算法的選取，在很大程度上決定了仿真的正確性和仿真時(shí)間。各個(gè)元器件提取路徑如下表：表31三相半波整流電路模型主要元件提取路徑序號(hào)元器件名稱(chēng)提取元器件位置1交流電源Simpowersystems / Electrical Sourse / AC Voltage sourse2脈沖觸發(fā)器Simulink / Sources / Pulse Generator3晶閘管模型Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor4接地端Simulink/Commonly/Used/Block/Ground5電流表模型Simpowersystems /Measurements /Current Measurement6電壓表模型Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement7信號(hào)分解Simulink /Signal Routing /Demus8信號(hào)合成模型Simulink /Signal Routing /Mux9RLC串聯(lián)電路Simpowersystems /Elements /Series RLC Branch10示波器模型Simulink /Sinks /Scope圖31三相半波整流電路模塊圖電源參數(shù)設(shè)置：電壓設(shè)置為380V，頻率設(shè)為50Hz。要注意初相角的設(shè)置，a相的電壓源設(shè)為0，b相的電壓源設(shè)為120，c相的電壓源設(shè)為240。負(fù)載參數(shù)設(shè)置：電阻設(shè)為1，電感為0，電容無(wú)窮大inf。脈沖參數(shù)設(shè)置：觸發(fā)信號(hào)的參數(shù)設(shè)置是本例的難點(diǎn)。本例中有三個(gè)觸發(fā)脈沖，由電路原理可知觸發(fā)角依次相差120度。因?yàn)殡娫措妷侯l率為50Hz，脈寬可設(shè)為2，振幅設(shè)為5。延遲角的設(shè)置要特別注意，在三相電路中，觸發(fā)延時(shí)時(shí)間并不是直接從a換算過(guò)來(lái)，由于α角的零位定在自然換相角，所以在計(jì)算相位延時(shí)時(shí)間時(shí)要增加30度相位。因此當(dāng)α＝0度時(shí)。其計(jì)算可按以下公式：t=（α+30）T/360。觸發(fā)角α＝0度時(shí)，延遲角依次設(shè)置為：，觸發(fā)角α＝30度時(shí)，延遲角依次設(shè)置為：，觸發(fā)角α＝45度時(shí)，延遲角依次設(shè)置為：，觸發(fā)角α＝60度時(shí)，延遲角依次設(shè)置為：，圖32 晶閘管參數(shù)設(shè)置設(shè)置好后，即可開(kāi)始仿真。選擇算法為ode23tb，stop 。點(diǎn)擊開(kāi)始控件。仿真完成后就可以通過(guò)示波器來(lái)觀(guān)察仿真的結(jié)果。電阻設(shè)為1，電感為0，電容無(wú)窮大inf，以下圖33—圖36分別在觸發(fā)角0度，30度，45度，60度時(shí)的仿真結(jié)果。 圖 33 圖 34 圖 35 圖 36電阻電感負(fù)載：帶電阻電感性負(fù)載的仿真與帶電阻性負(fù)載的仿真方法基本相同，但須將RLC的串聯(lián)分支設(shè)置為電阻電感負(fù)載。本例中設(shè)置的電阻R＝1，L＝，電容為inf。電阻電感負(fù)載觸發(fā)角分別在0度，30度，45度，60度時(shí)的仿真結(jié)果如下圖37圖310。 圖 37 圖 38 圖 39 圖 310各個(gè)元器件提取路徑如下表：表32三相橋式半控整流電路模型主要元件提取路徑序號(hào)元器件名稱(chēng)提取元器件位置1交流電源Simpowersystems / Electrical Sourse / AC Voltage sourse2脈沖觸發(fā)器Simulink / Sources / Pulse Generator3