电力电子技术与电力系统分析matlab仿真培训讲义

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④脉冲发生器模块(Pulse)的参数设置

取?=0°和30°(或45°、60°)分别设置Pulse模块参数(自己考虑)。 ⑤仿真时间和误差参数设置 设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间; 开始仿真时间:0;

结束仿真时间:0.1~0.2之间(即5~10个电源周期); ⑥完成以下任务:

仿真绘制出不同?值时的负载电压、负载电流、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。

(2)带阻感性负载的单相交流调压电路仿真

首先绘制单相交流调压电路原理图,并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。 参数设置:

①交流电压源的参数设置

交流电压峰值:100~400V之间;初始相位:0;电源频率:50Hz ②晶闸管的参数设置

Rn =0.001Ω,Lon =0H,Vf =0.8,Rs =500Ω,Cs=3.0e-7F ③负载的参数设置(RLC串联环节) R =100~500Ω,L=0.1~0.2H,C=inf ④脉冲发生器模块(Pulse)的参数设置

取?=0°和30°及?=φ(或?=45°、60°)分别设置Pulse模块参数(自己考虑)。 ⑤仿真时间和误差参数设置 设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间; 开始仿真时间:0;

结束仿真时间:0.1~0.2s之间(即5~10个电源周期); ⑥完成以下任务:

仿真绘制出不同?值时的负载电压、负载电流、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。

2)单相交流调功电路

(1)带电阻性负载的单相交流调功电路仿真

首先绘制单相交流调功电路原理图,并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。 参数设置:

①交流电压源的参数设置

交流电压峰值:100~400V之间;初始相位:0;电源频率:100Hz ②晶闸管的参数设置

Rn =0.001Ω,Lon =0H,Vf =0.8,Rs =500Ω,Cs=3.0e-7F ③负载的参数设置(RLC串联环节) R =100~500Ω,L=0H,C=inf

④脉冲发生器模块(Pulse)的参数设置

取调功电路占空比分别为0.25和0.5,自行设置Pulse模块参数。 ⑤仿真时间和误差参数设置 设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间; 开始仿真时间:0;

结束仿真时间:0.1~0.2之间(即10~20个电源周期); ⑥完成以下任务:

仿真绘制出不同占空比时的负载电压、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以 及某只晶闸管上的触发信号的波形。

(2)分析并回答

①交流调压与交流调功的电路结构是否相同,控制方式有何不同? ②两者对脉冲发生器模块(Pulse)的参数设置有何不同? 3)单相斩控式交流调压电路

首先绘制电阻性负载单相交流调压电路原理图,并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。 参数设置:

交流电压源的参数设置

①交流电压峰值:100~400V之间;初始相位:0;电源频率:50Hz ②负载的参数设置(RLC串联环节) R =100~300Ω,L=0H,C=inf

③脉冲发生器模块(Pulse)的参数设置

取触发信号的脉冲宽度为20%和50%,分别设置Pulse模块参数(自己考虑)。 ④仿真时间和误差参数设置 设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间; 开始仿真时间:0;

结束仿真时间:0.1~0.2之间(即5~10个电源周期); ⑤完成以下任务:

仿真出触发信号的脉冲宽度为20%和50%时的电源电压、负载电压、负载电流、流过某只IGBT的电流、IGBT端电压以及IGBT上的触发信号的波形。

(2)分析并回答

①比较斩控式交流调压电路与相控交流调压电路的功率因数有何不同? ②两者对脉冲发生器模块(Pulse)的参数设置有何不同?

2.1.2 仿真思路分析

1)单相交流调压电路

所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,在每半个周期内 通过控制晶闸管的开通相位,可以方便的调节输出电压的有效值。当为电阻负载时,电路图中的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源U1的正半周和负半周,分别对VT1和VT2的触发延迟角进行控制就可以调节输出电压。换言之,在仿真过程中设置晶闸管脉冲频率与电源频率相同,通过控制晶闸管脉冲的相位滞后角即可改变触发角α的大小从而调节输出电压。当为阻感负载时,由于电感的作用,使得其输出电压不仅与晶闸管的触发脉冲有关还与负载的阻抗角有关,但其控制方式与电阻负载时相同。

2)单相交流调功电路

交流调功电路和交流调压电路的电路形式完全相同,只是控制方式不同。交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角α对输出电压波形进行控制,而是将负载与交流电源接通几个整周波,再断开几个整周波,通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。因此,在仿真过程中,需要设置晶闸管触发脉冲的周期为电源周期的N倍,通过调节脉冲宽度来改变负载与交流电源接通和断开的周波数。

3)单相斩控式交流调压电路

一般采用全控型器件作为开关器件,其基本原理和直流斩波电路类似,只是直流斩波电路的输入是直流电压,而斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电压。在交流电源的正半周,用V1进行斩波控制,用V3给负载电流提供续流通道;在负半周,用V2进行斩波控制,用V4给负载电流提供续流通道。设斩波器件V1、V2的导通时间为ton,开关周期为T,则导通比为α=ton/T,和直流斩波电路一样,通过改变α来调节输出电压U0。因此,在仿真过程中,需要设置晶闸管触发脉冲的周期为电源周期的1/N倍,然后根据题目要求设置脉冲宽度即可得出题目所需波形。

2.1.3 电路原理图及MATLAB/Simulink环境下仿真模型

1)单相交流调压电路原理图及仿真模型

(1)带电阻性负载的单相交流调压电路原理图如图5所示,仿真模型如图6所示。

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