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正文內(nèi)容

基于matlab的三相整流電路的仿真研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2024-08-15 15:45 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 序,相位依次差 60176。 。 表 21 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載 a=0176。時(shí)晶閘管工作情況 時(shí) 段 I II III IV V VI 共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 整流輸出電壓 Ud UaUb =Uab UaUc =Uac UbUc =Ubc UbUa =Uba UcUa =Uca UcUb =Ucb 共陰極組 VT VT VT5 的脈沖依次差 120176。,共陽極組 VT VT VT2 也依次差120176。,同一相的上下兩個(gè)橋臂,即 VT1 與 VT4, VT3 與 VT6, VT5 與 VT2,脈沖相差 180176。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 圖 22 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 α =0176。時(shí)波形 ( 3) ud 一周期脈動 6次,每次脈動的波形都一樣,故該電路為 6 脈波整流電路。 ( 4)需保證同時(shí)導(dǎo)通的 2個(gè)晶閘管均有脈沖可采用兩種方法:一種是寬脈沖觸發(fā)另一種方法是雙脈沖觸發(fā)(常用)。 ( 5)晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同,晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同α =30176。時(shí)的工作情況從 wt1開始把一周期 等分為 6段, ud波形仍由 6段線電壓構(gòu)成, 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 圖 23 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α =30176。時(shí)波形 每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合表 21 的規(guī)律區(qū)別在于:晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了 30176。,組成 ud的每一段線電壓因此推遲 30176。變壓器二次側(cè)電流 ia 波形的特點(diǎn):在 VT1處于通態(tài)的 120176。期間, ia 為正, ia波形的形狀與同時(shí)段的 ud波形相同,在 VT4 處于通態(tài)的 120176。期間, ia 波形的形狀也與同時(shí)段的 ud 波形相同,但為負(fù)值。 =60176。時(shí)工作情況 ud 波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移, ud 平均值繼續(xù)降低。α =60176。時(shí) ud出現(xiàn)為零的點(diǎn)。 當(dāng)α≤ 60176。時(shí), ud 波形均連續(xù),對于電阻負(fù)載, id 波形與 ud 波形形狀一樣,也連續(xù)。 當(dāng)α 60176。時(shí), ud 波形每 60176。中有一段為零, ud 波形不能出現(xiàn)負(fù)值。帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路α 角的移相范圍是 120176。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 24 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α =60176。時(shí)波形 阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 α≤ 60176。時(shí), ud 波形連續(xù),工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似,各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓 ud 波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣區(qū)別在于:由于負(fù)載不同,同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載 上,得到的負(fù)載電流 id 波形不同。阻感負(fù)載時(shí),由于電感的作用,使得負(fù)載電流波形變得平直,當(dāng)電感足夠大的時(shí)況與電阻負(fù)載時(shí)不同,電阻負(fù)載時(shí) ud 波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分,而阻感負(fù)載時(shí),由于電感 L 的作用, ud 波形會出現(xiàn)負(fù)的部分帶阻感負(fù)載時(shí),三相橋式全控整流電路的α角移相范圍為 90。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)(即帶阻感負(fù)載時(shí),或帶電阻負(fù)載α≤ 60176。時(shí))的平均值為: 帶電阻負(fù)載且α 60176。時(shí),整流電壓平均值為: 輸出電流平均值為 Id=Ud /R 圖 25 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α =90176。時(shí)波形 ???? ?? ?? c o )(s i n631 2323 2dUttdUU ?? ? ???????? ???? ? ? )3c o s ()(s i n63 23 2d ????? ? ?? UttdUU(公式 21) (公式 22) 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 當(dāng)整流變壓器采用星形接法,帶阻感負(fù)載時(shí),變壓器二次側(cè)電流波形如圖 26中所示,為正負(fù)半周各寬 120176。、前沿相差 180176。的矩形波,其有效值為: ( 公式 228) 圖 26 三相橋式整流電路帶阻感負(fù)載,α =30176。時(shí)波形 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 晶 閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。 圖 27 三 相橋式全控整流電路阻感負(fù)載α =90176。時(shí)波形 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 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(或稱陣列),并且數(shù)組維數(shù)是自動按照規(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、簡便;低層指令細(xì)膩、豐富、靈活。一般說來,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:線的勾畫、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)識指令,它們可標(biāo)注:圖名、軸名、解釋文字和繪畫圖例。 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、簡單。而在 MATLAB 環(huán)境運(yùn)行的 SIMULINK 總由模塊庫、模塊構(gòu)造及分析指令、演示程序等三部分組成,只要通過一些簡單的鼠標(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,通過連線及設(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(包括交流、直流及可控的電壓源和電流源),元件模塊庫(包括串聯(lián)及并聯(lián)的 RLC 支路負(fù)載、變壓器、互感、開關(guān)等),電力電子模塊庫(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(直流、交流等),各種電機(jī)模塊。連接模塊庫是:包括地線、中性點(diǎn)、連結(jié)點(diǎn)等。測量模塊庫是:包括電流、電壓等測量模塊。附加模塊庫是:主要有①控制模塊庫: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離散測量模塊庫:各種離散測量模塊。③離散控制模塊庫:離散 PI、 PID 控制器,離散 PWM 發(fā)生器和二階濾波器等。④測量模塊庫:有交流調(diào)速中的abc 到 dqo的坐標(biāo)變換等。⑤矢量模塊庫:序列分析器等。⑥附加電機(jī)模塊庫: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態(tài)系統(tǒng)的一組程序包,它支持線形和非線性系統(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采樣和更新。 Simulink 提供一個(gè)圖形化用戶界面用于建模,用鼠標(biāo)拖拉塊狀圖表即可完成建模。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 在此界面下能像用鉛筆在紙上一樣畫模型。相對于以前的仿真需要用語言和程序來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,如接收器,信號源,線形及非線形組塊和連接器。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)觀系統(tǒng),然后雙擊模塊來觀看下一層的模型細(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工作空間來做后處理和可視化。 模型分析工具包括線性化工具和微調(diào)工具,它們可以從 MATLAB命令行直接訪問,同時(shí)還有很多 MATLAB的 toolboxes中的工具。因?yàn)?MATLAB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線把它們連接好即可(具體操作中需要注意,在連線過程中一定要使連線點(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,最大相對誤差和最大絕對誤差,變步長或固定步長等。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。 三相半波整流電路 模塊的建立 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 元器件名稱 提取元器件位置 1 交流電源 Simpowersystems / Electrical Sourse / AC Voltage sourse 2 脈沖觸發(fā)器 Simulink / Sources / Pulse Generator 3 晶閘管模型 Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor 4 接地端 Simulink/Commonly/Used/Block/Ground 5 電流表模型 Simpowersystems /Measurements /Current Measurement 6 電壓表模型 Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 7 信號 分解 Simulink /Signal Routing /Demus 8 信號合成模型 Simulink /Signal Routing /Mux 9 RLC 串聯(lián)電路 Simpowersystems /Elements /Series RLC Branch 10 示波器模型 Simulink /Sinks /Scope 圖 31 三相半波整流電路模塊圖 參數(shù)設(shè)置 電源參數(shù)設(shè)置:電壓
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