武汉科技大学中南分校2011届毕业设计(论文)

第4章 电力电子电路的仿真

§4.1实验的意义

由于电力电子器件自身的非关联性，给电力电子电路和系统的分析了一定的复杂性和困难，一般常用波形分析和分段线性化处理的方法来研究电力电子电路。现代计算机仿真技术为电力电子电路和系统的分析提供了崭新的方法，可以使复杂的电力电子电路系统的分析和设计变得更加容易和有效。

§4.2 单相桥式全控整流电路仿真

单相桥式全控整流电路如图4-1所示：

图4-1单相桥式全控整流电路原理图

电流由交流电源u1,整流变压器T，晶闸管VT1~VT4，负载电阻R以及触发电路组成。在变压器二次电压u2的正半周触发晶闸管VT1和VT4，在u2的负半周触发晶闸管VT2和VT3，在负载电阻上可以得到方向不变的直流电，改编晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。

该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型，设置模型参数和观测仿真结果等几个主要阶段。

1.建立仿真模型

（1）首先建立一个仿真模型文件。在MATLAB的彩电上点击FILE，选择再在弹出菜单中选择MODEL，这时出现一个空白的仿真平台，在这平台上可以绘制电路的仿真模型。同时也可以在FILE菜单下给文件命名。

（2）提取电路元器件模块。在仿真模型串口的菜单上调出模型库浏览器，在模型库中提取适合的模块放到仿真平台上。组成单相桥式整流电路的主要元器件

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：基于MATLAB的电力电子技术仿真实验设计

有交流电源，晶闸管，RLC负载等，提取元器件模块的路径见表1-1 元器件名称 交流电源u2 提取元器件路径 Power system blockset\\electrical sources\\AC voltage source 晶闸管VT1~VT4 RLC串联电路 脉冲发生发生器 T形节点 中性节点 Power system blockset\\power electronics\\thyristor Power system blockset\\elements\\seriesRLC branch Simulink\\sources\\pulse generator Power system blockset\\connectors\\T connector Power system blockset\\connectors\\neutral(output) 表1-1 元器件名称及路径

（3）将电路元器件模块按单相整流的原理图连接起来组成仿真电路。将元器件连接组成仿真模型如图4-2

图4-2 单相桥式整流电路模型

在SIMULINK模型库中没有专门的单相桥式整流触发器模型，这里使用了2个脉冲发生器来分别VT1和VT3，VT2和VT4的触发脉冲。整流器的负载选用了RLC串联电路，可以通过参数设置来改变电阻，电感，和电容的组合。

模型中使用了两种测量仪器，示波器（SCOPE）和多路测量器（MULTIMETER）。示波器可以观测它连接点上的波形，多路测量器可以接受一些模块发出来的参数型号并通过示波器观测。

2.设置模型参数。设置模型参数是保证仿真准确和顺利的重要一步，有些参

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数由任务来规定，比如此次仿真中的电源电压，电阻值等，有些参数是需要仿真来确定的。

（1）交流电压源u2，电压为220V，频率为50Hz，初始相位为0°。在电压设置中要输入的是电压峰值，输入“220×sprt(2)”。测量选择选中电压“voltage，”u2的数据可以送入多路测量器。如图4-3

图4-3 交流电源参数设置

（2）晶闸管VT1~VT4直接使用了模型的默认参数。

（3）负载RLC，R的值2Ω，L的值0，C的值为inf，并在参数页最后的测量选择中选择“voltage and current”,这样负载R的电压和电流可以通过多路测量器观测。如图4-4

图4-4 RLC参数设置

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：基于MATLAB的电力电子技术仿真实验设计

（4）晶闸管触发采用简单的脉冲发生器来产生，脉冲发生器周期T必须和交流电源u2同步。晶闸管的控制角α以脉冲的延迟时间t来表示t=αT/360°，其中α为控制角，T=1/f,f为交流电源频率。α=30°时的脉冲发生器参数设置如下表1-2 项目 Pulse type Amplitude Period Pulse width Phase delay 脉冲发生器1 Time-based 1 0.02s 0.0005s 0.00167s 脉冲发生器2 Time-based 1 0.02s 0.0005s 0.01167s 表1-2脉冲发生器参数设置

3.模型仿真

模型仿真前设置仿真参数主要包括：开始时间，终止时间，仿真类型，以及相对误差，绝对误差。步长大小要适中一般选可变步长（variable-step），仿真数值计算方法可选ode15，ode23，ode45等，这里仿真数值计算方法选择了ode45，仿真时间为0.06s。如图 4-5

图4-5 模型仿真参数设置

开始仿真，在仿真计算完成后即可通过示波器来观察仿真结果： （1）电阻负载时的仿真波形。 如图4-6为仿真时间中电源u2的波形

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