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1、电力电子仿真实验报告课程名称：电力电子仿真院系：班级：姓名：学号：日期：一、课程设计名称单相桥式全控整流电路反电动势负载MATLAB仿真二、设计任务及条件2.1设计条件：(1)电源电压：交流IOoV/50HZ(2)输出功率:IKW(3)移相范围:30-150度(4)反电势:E=70V2.2要求完成的主要任务；(1)主电路设计(包括整流元件定额的选择和计算等)，讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。(2)触发电路设计：触发电路选型(可使用集成触发器)，同步信号的产生。(3)晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计，计算保护元件参数并选择保护元件型号。(4)利用仿真软件分析电路的工作过程。三、设
2、计原理3.1主电路原理图图2-1单相桥式全控整流电路接反电动势-电陌员恢图2-2输出电压、电凌波形3.2工作原理当整流电压的瞬时值Ud小于反电势E时，晶闸管承受反压而关断，这使得晶闸管导通角减小。晶闸管导通时，ud=u2,id=ud-ER,晶闸管关断时，Ud=E0与电阻负载相比晶闸管提前了电角度停止导电，3称作停止导电角。=arcsinE2U2若时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟，即=8o四、保护电路的设计在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电
3、路设计良好外，采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt保护也是必要的。4.1过电压保护以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端的过电压保护三种。图4-1过电压抑制措施及配置位置F%避雷器,四变压器静电屏蔽层,C%静电感应过电压抑制电容,RC%阀侧浪涌过电压抑制用，RC电路RC-%阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路RV%压敏电阻过电压抑制器RC3%阀器件换相过电压抑制用RC电路RCD判阀器件关断过电压抑制用RCD电路(1)交流侧过电压保护可采用阻容保护或压敏电阻保护Oa.阻容保护(即在变压器二次侧并联电阻R和电容C进行保护)单相阻容保护的计算公式如下：
4、C6*iO%*SU22(F)R2.3*U22S*uK96iO(Q)S：变压器每相平均计算容量(VA)；U2:变压器副边相电压有效值(V)；i%;变压器激磁电流百分值；U%：变压器的短路电压百分值。当变压器的容量在(IO-100O)KVA里面取值时iOX=(4-10)在里面取值，Uk%=(5T0)里面取值。电容C的单位为F,电阻的单位为Q。电容C的交流耐压L5U,.正常工作时阻容两端交流电压有效值。根据公式算得电容值为2.3F,交流耐压为150V,电阻值为27.04,在设计中我们取电容为3HF,电阻值为28Q。压敏电阻保护Ulm=132U2=l.32100=183.85V选MYG-40D210K
5、型压敏电阻(允许偏差+10%)作交流侧浪涌过电压保护。直流侧保护可采用与交流侧保护相同的方法，可采用阻容保护和压敏电阻保护。但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成diIdt加大。因此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。U106(1.82)UDE=(L822)X101.31=182.36-222.88V选MYG-40D210K型压敏电阻(允许偏差+10%)作直流侧过压保护。4. 2过电流保护快速熔懒变流器直流快速辘器图4-2过越褓护措瞅飕罐楚士电流互麻过电流 继电器路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。快速熔断器的断流时间短，保护性能较好，是目前应
6、用最普遍的保护措施。快速熔断器可以安装在直流侧、交流侧和直接与晶闸管串联。与晶闸管串联的快速熔断器的选用一般遵循以下几条原则：(1)快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值。(2)快速熔断器的额定电流Ikg是指电流有效值，晶闸管额定电流是指电流平均值(通态电流平均值)O选用时要求快速熔断器的熔体额定电流Ikg小于被保护晶闸管额定电流所对应的有效值的1.571(XV),同时要大于正常运行时线路中流过该元件实际电流有效值I+。BP1.57IT(AV)IKRIT式中Ir(xv)一晶闸管通态电流平均值Ik一一快速熔断器的熔体额定电流Ir一一流过晶闸管的电流有效值(3)熔断器(安装熔体的外壳)
7、的额定电流应大于或等于熔体额定电流值。接电阻-反电动势负载的单相全控桥电路，通过晶闸管的有效值IT=8.05A,Ir(av)=10.25A,那么选择IRR=IOA比较合适。选取RLS-IO快速熔断器，熔体额定电流IOAo五、系统MATLAB仿真5.1软件介绍本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB,使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种，一是以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。另外一种是面向控制系统电气原理结构图，使用PowerSystem工具箱进行调速系统仿真的新方法。本次系统仿真采用后一种方法。5.
8、 2电路结构及工作原理5.3工作原理当整流电压的瞬时值Ud小于反电势E时，晶闸管承受反压而关断，这使得品闸管导通角减小。晶闸管导通时，ud=ul,晶闸管关断时，Ud=Eo与电阻负载相比晶闸管提前了电角度停止E=arcsin-2U若水3时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟，即5. 4仿真结果与分析a=0度时单相桥式全控整流电路反电动势仿真图a=30度单相桥式全控整流电路反电动势仿真图a=60度单相桥式全控整流电路反电动势仿真图5.5 结果分析单相全控桥式整流电路主
9、要适用于4KW左右的整流电路，与单相半波可控整流电路相比，整流电压脉动减小，每个周期脉动两次变压器二次侧流过正反俩个方向的电流，不存在直流磁化，利用率高。六、总结经过不懈的努力我终于顺利的完成了此次单相桥式全控整流电路反电动势负载MATLAB仿真实训，其中遇到了许多的问题和困难但是也学到了很多的知识。5.6 遇到的问题和困难：(1)由于事先理论知识预习的不够充分，所以很多计算问题困难重重，再次花费大量时间去研究，造成实验进度大大减速，效率降低。(2)选取实验元器件时，由于缺乏实际操作经验，常常出现用错元器件，造成实验数据误差很大，重复实验多次。(3)在用MATLAB软件仿真是遇到了许多操作上的问题，致使仿真花费的很多时间才达到有效效果。6. 2学到的知识：(1)通过这次课程设计我夯实了电力电子的基础知识。(2)对直流斩波有了更深层次的理解o(3)对MATLAB软件和电路原理图的设计有了初步了解。
