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基于matlab的電力電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-07-10 20:26本頁面
  

【正文】 制強(qiáng)電的媒體,是機(jī)電設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的重要接口,它為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)采用微電子技術(shù)創(chuàng)造了條件,成為發(fā)揮計(jì)算機(jī)作用的保證和基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)最佳工作效率,將使機(jī)電設(shè)備的體積減小幾倍、幾十倍,響應(yīng)速度 達(dá)到高速化,并能適應(yīng)任何基準(zhǔn)信號(hào),實(shí)現(xiàn)無噪音且具有全新的功能和用途。有人甚至提出,電子學(xué)的下一項(xiàng)革命將發(fā)生在以工業(yè)設(shè)備和電網(wǎng)為對(duì)象的電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,電力電子技術(shù)將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。 MATLAB和電力電子技術(shù) 電力電子技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)科學(xué)知識(shí),基于 MATLAB 的虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想 ,開發(fā)出相應(yīng)的仿真平臺(tái),既可用于模擬實(shí)驗(yàn)改善實(shí)驗(yàn)條件,又 可以成為自學(xué)的輔助工具。 167。 最后,在 MATLAB 的基礎(chǔ)上進(jìn)行電力電子變流電路的仿真,運(yùn)用現(xiàn)代仿真技術(shù)研究和比較各種電力電子變流電路。對(duì)電力電子變流電路進(jìn)行研究比較。 MATLAB 軟件中 SIMPOWERSYSTEMS 里的典型元件庫,如電阻,電容,電感,變壓器,通用橋,開關(guān)器件等基本器件的調(diào)用方法;重要電路的建模方法,分析技巧與設(shè)計(jì)技術(shù)。 如何調(diào)用基本電器元件功能模塊 ( 1)放置并設(shè)置交流電源 打開 SIMULINK LIBRARY BROWER 窗口,點(diǎn)擊 SIMPOWERSYSTEMS 模塊庫,點(diǎn)擊ELECTRICAL SOURCSE 模塊庫,用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊交流電源模塊 AC VOLTAGE SOURCE,點(diǎn)擊 ADD to 文件名,便將交流電源模塊發(fā)送到文件中去,點(diǎn)擊交流電源模塊 AC VOLTAGE SOURCE ,可以設(shè)置電壓和頻率,然后雙擊該模塊,便彈出它的屬性對(duì)話框,模塊中已經(jīng)給了交流電模塊美國(guó)電氣參數(shù)的國(guó)際單位制,點(diǎn)擊 OK 完成設(shè)置。點(diǎn)擊整流二極管模塊的名稱框,可以更改名稱,然后雙擊該模塊邊彈出它的屬性對(duì)話框,進(jìn)行參數(shù)設(shè)置然后點(diǎn)擊 OK完成屬性參數(shù)的設(shè)置操作。點(diǎn)擊串聯(lián)性 分支模塊 SERIES RLC BRANCH 的名稱框,由于它包含有電阻器,電感器,電容器,他們的默認(rèn)單位均為國(guó)際單位制,分別為Ω, H , OK 便完成串聯(lián)性分支模塊的屬性設(shè)置操作。地線在 SIMPOWERSYSTEMS 模塊庫的 CONNECTORS模塊庫。它們的區(qū)別在于連接線的方向 不一樣。便可獲取仿真結(jié)果。 在 MATLAB 中,已經(jīng)設(shè)計(jì)了單相和三相整流橋模塊,且在 MATLAB 中,它們有一個(gè)專門的名字叫通用橋( UNIVERSAL BRIDGE) .他們分為以下幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): ( 1) 由二極管構(gòu)成的不可控整流電路 /逆變橋電路 ( 2) 可控硅整流橋( THYRISTOR)電路 /逆變橋電路 ( 3) GTODIODE 式可控 整流電路 /逆變橋電路 ( 4) MOSFETDIODE 式可控整流電路 /逆變橋電路 ( 5) IGBTDIODE 式可控整流電路 /逆變橋電路 ( 6) 理想開關(guān)器件( IDEAL SWITCH)式整流電路 /逆變橋電路 所以,在用 MATLAB 軟件構(gòu)建仿真模型時(shí)可以直接調(diào)用 UNIVERSAL BRIDGE 模塊,其調(diào)用和參數(shù)設(shè)置方法為: 打開 SIMULINK LIBRARY BROWER 窗口→點(diǎn)擊 SIMPOWERSYSTEMS 模塊庫→點(diǎn)擊POWER ELECTRONICS 模塊庫,→鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊 UNIVERSAL BRIDGE 模塊→點(diǎn)擊 ADD TO 文件名,保存。 167。 電源功能模塊 電源是電子電路和由電子電路構(gòu)成的各種電子設(shè)備的動(dòng)力或核心。而電源的性能好壞與否,將直接影響整個(gè)設(shè)備的精度,穩(wěn)定性和可靠性。 在 SIMULINK 中專門設(shè)置了一個(gè)名為 SIMPOWERSYSTEMS 的模塊庫,其中包括電源元件庫( ELECTRICAL SOURCES) ,它包含了產(chǎn)生電信號(hào)的各種元件,包括 7 種電源功能模塊 ( 1) 直流電壓源( DC VOLTAGE SOURCE) ( 2) 交流電壓源( AC VOLTAGE SOURCE) ( 3) 交流電流源( AC CURRENT SOURCE) ( 4) 受控電壓源( CONTROLLED VOLTAGE SOURCE) ( 5) 受控電流源( CONTROLLED CURRENT SOURCE) ( 6) 三相電源( 3PHASE SOURCE) ( 7) 三相可編程電壓源( 3PHASE PROGRAMMABLE VOLTAGE SOURCE) 167。 ( 2) 交流電壓源電路仿真法 設(shè)置交流電壓源( AC VOLTAGE SOURCE);設(shè)置 TO WORKSPACE 模塊;設(shè)置仿真參數(shù);啟動(dòng)仿真程序;分析電路的仿真結(jié)果。 ( 4)可控交流電源電路仿真法 設(shè)置 AC CURRENT SOURCE 模塊;設(shè)置 TO WORKSPACE 模塊;設(shè)置 CONTROLLED CURRENT SOURCE 模塊;設(shè)置仿真參數(shù);啟動(dòng)仿真程序;分析電路的仿真結(jié)果。 167。 模塊庫 在 SIMULINK 里面的 SIMPOWERSYSTEMS 的模塊庫中,包含有線路元件庫ELEMENTS。主要包括 BREAKER 功能模塊和 LINEAR TRANSFORMER 功能模塊。 ELECTRONICS 模塊庫 SIMULINK 里面的 SIMPOWERSYSTEMS 的模塊庫中,包含電力電子元件庫( POWER ELECTRONICS)。主要包括 IDEAL SWITCH功能模塊和 IGBT 功能模塊。 MATLAB 中電路的數(shù)學(xué)描述法 電路的數(shù)學(xué)描述和建模,屬于控制系統(tǒng)的一部分。 MATLAB 提供了簡(jiǎn)潔的仿真和模塊庫工具箱,通過電路圖的繪制, MATLAB 自動(dòng)生成數(shù)學(xué)模型。該命令將用來對(duì)該電路模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并生成該電路模型的結(jié)構(gòu)信息表。 A,B,C,D 分別表示電力系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型中的矩陣, x0 表示電路和電力系統(tǒng)初始值向量。 命令格式: SYS=Power2sys(‘ SYS’ , ‘ ’ ) 說明:該命令函數(shù)用來顯示電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),通過調(diào)用該函數(shù)顯示電路圖模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。 命令格式: SYS=Power2sys(‘ SYS’ , ‘ ss’ ) 說明:該命令函數(shù)用來輸出該電路模型向狀態(tài)方程模型轉(zhuǎn)換。 格式: powerinit( ’ SYS’ ,’ reset’ ); % 說明:將電路模型 的當(dāng)前初始裝填的數(shù)值重新設(shè)定為零 格式: powerinit( ’ SYS’ ,’ set’ ,P); % 說明:將電路模型的當(dāng)前初始狀態(tài)的數(shù)值重新設(shè)置為 P(矢量) 格式: powerinit( ’ SYS’ ,’ steady’ ); % 說明:重新該電路模型的當(dāng)前初始狀態(tài),使得該系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)時(shí)啟動(dòng)仿真。 武漢科技大學(xué)中南分校 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁 共 36 頁 第 3 章 電力電子技術(shù)試驗(yàn) 電力電子技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,其中包括晶閘 體管單相、三相整流和有源逆變電路;晶閘體單相、三相交流調(diào)壓電路;門極可關(guān)斷晶閘管( GTO)、大功率晶體管( GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管( PMOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管( IGBT)等功率器件的觸發(fā)和驅(qū)動(dòng)電路等實(shí)驗(yàn)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及各元件的作用并觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)的波形,掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法;對(duì)單相半波可控整流電路在電阻負(fù)載及阻感負(fù)載時(shí)的工作過程作全面分析;了解續(xù)流二極管的作用; 熟悉雙蹤 示波器的使用方法。 圖 31 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的線路圖 由同步變壓器副邊輸出 60V 的交流同步電壓 ,經(jīng) VD1半波整流,再由穩(wěn)壓管 VST VST2進(jìn)行削波,從而得到了梯形波電壓,其過零點(diǎn)與晶閘管陽極電壓的過零點(diǎn)一致,梯形波通過 R V2向電容 C2充電,當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓 UP時(shí),單結(jié)晶體管 V3導(dǎo)通,從而通過脈沖變壓器輸出脈沖。每個(gè)梯形波周期內(nèi), V3 可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次,但只有第一個(gè)輸出脈沖起作用。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點(diǎn)波形如圖 32所示。 圖 33 單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相半波可控整流電路 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是 :?jiǎn)谓Y(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試; 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)電壓波形的觀察; 單相半波整流電路帶電阻性 負(fù)載時(shí) Ud/U2 = f( α )特性的測(cè)定; 單相半波整流電路帶阻感性負(fù)載時(shí)續(xù)流二極管作用的觀察。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?加深理解鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的工作原理和各元件的作用和掌握鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試方法。其工作原理如下: 由 V VD VD C5等元件組成同步檢測(cè)環(huán)節(jié),其作用是利用同步電壓 uTS來控制鋸齒波產(chǎn)生的時(shí)刻及鋸齒波的寬度。控制電壓 Uct、偏移電壓 Ub和鋸齒波電壓 uT 在 V4基極綜合疊加,從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)。 圖 34 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的原理圖 其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路的調(diào)試和鋸齒波同步移相觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的觀察和分析。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?加深對(duì)單相橋式半控整流電路帶電阻、阻感性、反電勢(shì)負(fù)載時(shí)各工作情況的理解和了解續(xù)流二極管在單相橋式半控整流電路中的作用;學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題加以分析和解決。 :基于 MATLAB 的電力電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 36 頁 圖 35 單相橋式半控整流電路實(shí)驗(yàn)線路圖 其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是 鋸齒波同步觸發(fā)電路的調(diào)試;單相橋式半控整流電路帶電阻性負(fù)載;單相橋式半控整流電路帶阻感性負(fù)載與單相橋式半控整流電路帶反電勢(shì)負(fù)載。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?加深理解單相橋式全控整流及逆變電路的工作原理和研究單相橋式變流電路由整流切換到逆變的全過程,掌握實(shí)現(xiàn) 有源逆變的條件以及掌握產(chǎn)生逆變顛覆的原因及預(yù)防方法。將的整流二極管 VD1~VD6組成三相不可控整流電路,作為逆變橋的直流電源,逆變變壓器采用 DK14 組件掛箱中的一個(gè)單相變壓器,回路中接入平波電抗器 Ld(700mH)、限流電阻 Rd。 圖 36 單相橋式全控整流及逆變電路實(shí)驗(yàn)原理圖 武漢科技大學(xué)中南分校 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
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