【導讀】了現代各種高效節(jié)能的新型電源和交直流調速裝置，為工業(yè)生產，交通運輸，質量，使人類社會生產生活發(fā)生了巨大變化。處理的方法來研究電力電子電路。現代計算機仿真技術為電力電子電路和系統(tǒng)。更加容易和有效。學計算軟件，可以用于電力電子電路和電力拖動控制系統(tǒng)的仿真。

　　

【正文】 成仿真電路。將元器件連接組成仿真模型如圖 32 29 圖 32 單相橋式整流電路模型 在 SIMULINK 模型庫中沒有專門的單相橋式整流觸發(fā)器模型，這里使用了 2 個脈沖發(fā)生器來分別 VT1 和 VT3， VT2 和 VT4 的觸發(fā)脈沖。整流器的負載選用了 RLC 串聯(lián)電路，可以通過參數設置來改變電阻，電感，和電容的組合。 模型中使用了兩種測量儀器，示波器（ SCOPE）和多路測量器（ MULTIMETER）。示波器可以觀測它連接點上的波形，多路測量器可以接 30 受一些模塊發(fā)出來的參數型號并通過示波器觀測。 。設置模型參數是保證仿真準確和順利的重要一步，有些參數由任務來規(guī)定，比如此次仿真中的電源電壓，電阻值等，有些參數是需要仿真來確定的。 （ 1）交流電壓源 u2，電壓為 220V，頻率為 50Hz，初始相位為 0176。在電壓設置 中要輸入的是電壓峰值，輸入“ 220 sprt(2)”。測量選擇選中電壓“ voltage，” u2 的數據可以送入多路測量器。 如圖 33 圖 33 交流電源參數設置 （ 2）晶閘管 VT1~VT4 直接使用了模型的默認參數。 （ 3）負載 RLC， R 的值 2Ω ， L 的值 0， C 的值為 inf，并在參數頁最后的測量選擇中選擇“ voltage and current” ,這樣負載 R 的電壓和電流可以通過多路測量器觀測。 如圖 34。 31 圖 34 RLC 參數設置 （ 4）晶閘管觸發(fā)采用簡單的脈沖發(fā)生器來產生，脈沖發(fā)生器周期 T 必 須和交流電源 u2 同步。晶閘管的控制角α以脈沖的延遲時間 t 來表示 t=αT/360176。，其中α為控制角， T=1/f,f 為交流電源頻率。α =30176。時的脈沖發(fā)生器參數設置如下表 32。 項目 脈沖發(fā)生器 1 脈沖發(fā)生器 2 Pulse type Timebased Timebased Amplitude 1 1 Period Pulse width Phase delay 32 表 32 脈沖發(fā)生器參數設置 型仿真 模型仿真前設置仿真參數主要包括：開始時間，終止時間，仿真類型，以及相對誤差，絕對誤差。步長大小要適中一般選可變步長（ variablestep），仿真數值計算方法可選 ode15， ode23， ode45 等， 這里仿真數值計算方法選擇了 ode45，仿真時間為 。 如圖 35 圖 35 模型仿真參數設置 開始仿真，在仿真計算完成后即可通過示波器來觀察仿真結果： （ 1）電阻負載時的仿真波形。 如圖 36 為仿真時間中電源 u2 的波形 33 圖 36 電源電壓 u2 波形 如圖 37 上部分和下部分分別為α =30176。， R 的值為 2Ω 時負載二點電壓和通過負載的電流波形。 34 圖 37 α =30176。時負載 電阻兩端 電壓和電流波形 該電壓和電流都是脈動的直流，反應了電源的交流電經過整流后形成為了直流電，實現了整流。因為是電阻負載，整流后的電壓和電流波形相同，但是縱坐標的標尺不同，電壓的 幅值 Um=311V,電流的幅值 I=155A，與計算結果 Im=Um/R 相同。 如圖 38 下部分和上部分分別為晶閘管 VT1 兩端的電壓和通過晶閘管VT1 的電流波形。 35 圖 38 α =30176。時 VT1 兩端的電壓和電流波形 通過晶閘管的電流僅是負載的一半， 只有半個周期內有電流通過晶閘管VT1。并且通過比較可以看到晶閘管導通時晶閘管兩段電壓為零，在 4 個晶閘管都不導通時（ ~,~ 區(qū)間），每個晶閘管承受 u2/2 電壓，且晶閘管承受的最好反向電壓為電源電壓的峰值 311V，根據該電壓和電流可以選擇晶閘管的額定參數。 如果要觀察在其他控制角下，整 流器的工作情況，只需修改脈沖觸發(fā)器的延遲時間，重新啟動仿真即可，在α =60176。如圖 39 圖 310。 36 圖 39α =60176。負載電阻兩端的電壓波形和電流波形 37 圖 310 α =60176。晶 閘管的電壓波形和電流波形 （ 2）電阻電感負載時的仿真。如果要研究電感性負載時整流器的工作狀況，只需要重新設置負載參數，設 RL 負載， R 的值為 2Ω ， L 的值為 ，再次啟動仿真 。如圖 311 圖 312 電感中電流在啟動時有一上升過程 （圖 311下部分） ，一個周期后進入穩(wěn)態(tài)，電流是連續(xù)的，對應的電壓波形出現負半周（圖 311 上部分） ，使整流平均電壓較純電阻負載時減小。 38 圖 311 α =60176。負載電感兩端的電壓波形和電流波形 圖 312 α =60176。電感負載整流器晶閘管的電壓波形和電流波形 39 三 相橋式全控整流電路仿真 三相橋式全控整流電路是應用最廣泛的整流電路。完整的三項式全控整流電路由整流變壓器， 6 個橋式連接的晶閘管，負載，觸發(fā)器，和同步環(huán)節(jié)組成， 三 相橋式全控整流原理電路如圖 313。 圖 313 三相橋式全控整流原理電路 6 個晶閘管以次相隔 60176。觸發(fā)，將電源交流電整流為直流電。三相橋式整流電路必須采用雙脈沖觸發(fā)或者寬脈沖觸發(fā)方式，以保證在每一個瞬間都有兩個晶閘管同時導通（上橋臂和下橋臂各一個）。整流變壓器采用三角形 /星形連結是為減少 3 的整流倍數次諧波電流對電源的影響。 三相橋式整流電路的仿 真使用 MATLAB 模型庫中的三相橋和觸發(fā)器集成模塊是很方便的。用模型庫中的元器件組成的三相橋式整流電路的仿真模型如圖 314 所示。 40 圖 314 三相橋式整流電路的仿真模型 仿真模型中主要使用的元器件模塊和提取路徑如表 33。 交流電源 Electrical sources\AC voltage source 整流變壓器 （ Transformer） Element\threephase transformer（ two windings） 同步變壓器 （ TTransformer） Element\threephase transformer 三相電壓 電流 測量單元（ VI） Measurements\ threephase VI 41 三相晶閘管整流器 （ 6pulse thyristor bridge） Extra library\ threephase library\6pulse thyristor Bridge RLC 負載 Elements\series RLC branch 6 脈沖發(fā)生器 （ 6pulse） Extra library\control blocks\synchronized 6pulse generator 觸發(fā)角設定 （ alph） Simulink\sources\constant 方均根值計算（ RMS） Extra library\ Measurements\RMS 表 33 三相整流電路主要元器件 在 模型 的整流變壓器和整流橋之間介入了一個三相電壓 電流測試單元VI 是為了觀測方便。整流器的輸出電壓和電流時通過多路測量負載的電壓和電流來實現的，當然也可以用電壓和電流測量單元直接檢測整流器輸出單元和電流。在整流器工作中保證觸發(fā)脈沖與主電路同步很重要 ，仿真使用的 6脈沖發(fā)生器是在同步電壓鍋零時作為控制角α =0176。的位置，因此在整流變壓器采用△ \Y11 聯(lián)結時，同步變壓器也可以采用△ \Y11 聯(lián)結，同步信號 的連接如 圖 314 所示。 同步信號關系難以確定時，可以發(fā)揮仿真的特點，將三相同步電壓信號以不同的順序連接到 6 脈沖發(fā)生器的 AB， BC， CA 三個同步輸入端，然后運行該模型，觀察整流器 輸出 電壓波形，如果電壓波形在一周期中 6 個波頭連續(xù)規(guī)則，則該整流電路同步時正確的。負載和控制角可以按需要設定。 42 在三相橋式全控整流電路中，設電壓電源為 220V， 整流變壓器輸出電壓為 100V（相電壓），進行仿真，觀察整流器在不同負載，不同觸發(fā)時整流器輸出電壓電流波形，測量其平均值，并觀察整流器交流側電流波形和分析其主要次諧波。 負載 的三相橋式整流電路 （ R 的值為 5Ω ，α =30176。） （ 1） 設置模型參數如下 電源參數設置：三相電源的電壓峰值為 220V 2 ，可以表示為“ 220*sprt(2)” ,頻率為 50Hz，相位分別為 0176。， 120176。， 240176。 如圖 316為 電源 UA 參數設置 圖 316 電源 UA 參數設置 整流變壓器參數設置：一次繞組聯(lián)結 winding 1 connection 選擇 delta（ D11），線電壓為 =220V 3 =380V；二次繞組聯(lián)結 winding 2connection 選 43 擇 Y，線電壓為 100V 3 =173V，在要求不高時變壓器容量，互感等參數可以保持默認不變。 如圖 317 圖 317 整流變壓器參數設置 同步變壓器參數設置：一次繞組聯(lián)結 winding 1 connection 選擇 delta（ D11），線電壓為 380V；二次繞組聯(lián)結 winding 2connection 選擇 Y，線電壓為 15V，其他參數保持默認不變。 如圖 3 18 44 圖 318 同步變壓器參數設置 三相晶閘管整流器參數設置：使用默認值。 RLC 負載參數設置： R 為 5Ω ， L 的值為 0,C 的值為 inf。如圖 3 19 45 圖 319 RLC 參數設置 6 脈沖發(fā)生器設置：頻率為 50Hz脈沖寬度取 1176。，選擇雙脈沖觸發(fā)方式。 觸發(fā)角設置：給定 alph 設置為 30176。 （ 2） 仿真并觀察結果。 設置仿真參數如下：仿真時間為 數值算法采用 ode15。 如圖 320。 46 圖 320 模型仿 真參數設置 仿真參數設置完成后啟動仿真，得到仿真結果如圖 321 圖 322 圖 323圖 324 圖 325 圖 326 圖 327。 將 圖 321 所示 的 三相電壓波形與 圖 323 所示的 整流電壓波形和 圖 324所示 電流波形相比較，整流后的電壓是直流，切波形與三相輸入電壓波形相對應。 47 圖 321 整流器輸入的三相電壓波形 圖 322 整流器輸出的電壓波形 48 圖 323 整流器輸出的電流波形 整流電壓平均值 如圖 324 與計算值 Ud= 100cos30176。 V=因為是電阻負載，整流后的電壓和電流 波形相同，但 Y 軸左邊不同。 圖 324 整流輸出電壓平均值 49 圖 325 圖 326 圖 327 分別為整流器交流側的電流波形。改變控制角可以觀察不同控制角下整流器的工作情況。 圖 325 整流變壓器二次側 a 相電流波形 圖 326 整流變壓器二次側 b 相電流波形 50 圖 327 整流變壓器二次側 c 相電流波形 其他參數不變，修改控制角α =60176。，再次進行仿真 ，觀察在不同控制角下整流器的工作情況。 如圖 328，圖 329，圖 330，分別為 α =60176。時 整流變壓器二次側 a 相， b 相 ， c 相電流波形。 圖 328 α =60176。整流變壓器二次側 a 相電流波形 51 圖 329 α =60176。整流變壓器二次側 b 相電流波形 圖 330 α =60176。整流變壓器二次側 c 相電流波形 的三相橋式整流電路 （ R 為 5Ω， L 的值為 ,α =60176。） 52 修改負載 RLC 的參數， R 為 5Ω ， L 的值為 ,C 的值為 inf,同時將觸發(fā)角設置為 60176。為了觀察整流器輸入電流和輸出電壓的諧波，在仿真模型中增加了傅里葉（ fourier）分析模塊，修改后的仿真模型如圖 331。 圖 331 三相橋式整流電路電阻電感負載 在仿真參數 中設置仿真時間，重新啟動仿真，即可得到阻 感 負載時的整流器輸出電壓和電流 圖，圖 332，圖 333 圖 334。如圖 331 所示 由于電感是儲能元件，電感中電流 經過一上升過程 后電流進入穩(wěn)定狀態(tài)，電流脈沖很小。 53 圖 332 三相橋式整流電路電阻電感負載α =60176。 整流器輸出電壓 圖 333 整流器輸出電壓平均值 54 通過傅里葉分析模塊可以觀察輸出波形的各次諧波。雙擊傅里葉分析模塊對話框，這里要設置的參數由基波頻率需要分析的諧波次數。傅里葉分析