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1、 电气 2013 级卓班电力电子技术与电力系统分析课程实训报告评语：考 勤（10）守 纪（10）实训过程（20）实训报告（30 分）答 辩（30）总成绩（100）专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院2016 年 1 月 日电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 - 1 -1 电力电子技术实训报告1.1 实训题目1.1.1 电力电子技术实训题目一一单相半波整流参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立 MATLAB/Simulink 环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下：(1)交流电压源的参数设
2、置和以前实验相关的参数一样。(2)晶闸管的参数设置如下：R=0.001，L on=0H，V f=0.8V，Rs=500，Cs=250e-9F(3)负载的参数设置RLC 串联环节中的 R 对应 Rd，L 对应 Ld，其负载根据类型不同做不同的调整。(4)完成以下任务：仿真绘出电阻性负载（RLC 串联负载环节中的 Rd= ，电感 Ld=0，C=inf，反电动势为 0）下 =30， 60，90，120，150 时整流电压 Ud，负载电流 Ld 和晶闸管两端电压 Uvt1 的波形。仿真绘出阻感性负载下（负载 Rd=，电感 Ld 为，反电动势 E=0）=30，60，90，120，150时整流电压 Ud，
3、负载电流 Ld 和晶闸管两端电压 Uvt1 的波形。仿真绘出阻感性反电动势负载下 =90，120，150时整流电压 Ud，负载电流 Ld 和晶闸管两端电压 Uvt1 的波形，注意反电动势 E 的极性。(5)结合仿真结果回答以下问题：该三项半波可控整流电路在 =60，90时输出的电压有何差异? （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 2 -在 MATLAB/Simulink 环境下仿真如何设置控制角？1.1.2 仿真思路分析1)单相半波整流电路单相半波整流电路式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是
4、共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。6 个晶闸管导通的顺序是按 VT6 VT1 VT1 VT2 VT2 VT3 VT3 VT4 VT4 VT5 VT5 VT6 依此循环，每隔 60 有一个晶闸管换相。为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为 60 。对于三相半波整流电路，在晶闸管和负载参数给定后，主要是脉冲发生器模块的参数设置，由于交流电压源的频率为25Hz，则 Pulse模块的脉冲周期为0.04s，脉冲宽度设置为脉宽的50%，脉冲高度为1，脉冲移相角通过“相位角延迟”对话框进行设置。由于三项半波整流电路的移相角
5、 零位定在三相交流电压的自然换流点，所以在计算延迟角时，还必须增加30 相位。且对于电阻性负载(0，150)，对于阻感性负载 (0，90)，在电源频率为 25Hz时，这一角度对应的延迟时间为0.0033s 。另外，Pulse模块依次延迟120，对应的时间为0.0132s。以下是不同的移相角对应的脉冲触发角：=00时,Pulse1=0.0033s，Pulse2=0.0166s，Pulse3=0.0300s。=30时,Pulse1=0.0066s，Pulse2=0.0200s，Pulse3=0.0333s。=60时,Pulse1=0.0100s，Pulse2=0.0233s，Pulse3=0.03
6、66s。=90时,Pulse1=0.0133s，Pulse2=0.0266s，Pulse3=0.0400s。=120时,Pulse1=0.0166s，Pulse2=0.0300s，Pulse3=0.0433s。=150时,Pulse1=0.0200s，Pulse2=0.0333s，Pulse3=0.0466s。 （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 3 -相对误差设置为 0.001v，开始仿真时间为 0，停止仿真时间为 0.1。2)三相有源逆变电路要使整流电路工作于逆变状3)直流降压斩波电路要使整流电路工作于逆变状4)单相交流调压电路要使整流电路工作于逆变状态，必须有两个条件： 变流
7、器的输出 Ud能够改变极性。因为晶闸管的单向导电性，电流Id不能改变方向，为了实现有源逆变，必须去改变U d 的电极性。只要使变流器的控制角90即可。 必须要有外接的直流电源E ，并且直流电源E也要可以改变极性，并且|E|Ud|。上述条件必须同时满足，才能实现有源逆变。所以，三相有源逆变电路的设置基本和三相半波整流电路相同，只是E设置为120V，且要求晶闸管的控制角90,U d为负值，直流电动势的极性和晶闸管的导通方向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压即|E d|Ud|。1.1.3 电路原理图及MATLAB/Simulink环境下仿真模型(1)三相半波整流电路1) 三相半波整流电路系统原2)
8、 三相半波整流电路系统模型图如图2所示：图 2 三相半波整流电路系统模型图 （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 4 -(2)三相有源逆变电路1) 三相有源逆变电路系统原理图如图 3 所示：M+-Laidbud EMLBcLBLBiVT1iVT2iVT3VT1VT2VT3图 3 三相有源逆变电路系统原理图 （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 5 -2) 三相有源逆变电路系统模型图如图4所示：图 4 三相有源逆变电路系统模型图2)运行结果见附录一。1.1.4 回答以下思考题：如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中，主电路三相电源的相序可任意设定吗?答：采用宽脉冲触发
9、或双脉冲触发发式。在本实验中使脉冲宽度大于1/6个周 （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 6 -期。在除法某个晶闸管的同时，前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲替代宽脉 冲。在本实验的整流及逆变时，对角有什么要求？为什么?答：在本实验的整流时，移相角度角度为0-90，这是因为当移相角度超过90就会进入逆变状态。1.1.5 结合仿真结果，回答以下问题该三相半波可控逆变电路在=60，90时输出的电压有何差异?答：因为U d=2.34U2cos，所以为90时Ud 为0。而为60时是有输出电压的。在MATLAB/Simulink环境下仿真如何设置控制角？答：=0时,Pulse1=0.003
10、3s，Pulse2=0.0166s ，Pulse3=0.0300s。=30时,Pulse1=0.0066s，Pulse2=0.0200s，Pulse3=0.0333s。=60时,Pulse1=0.0100s，Pulse2=0.0233s，Pulse3=0.0366s。=90时,Pulse1=0.0133s，Pulse2=0.0266s，Pulse3=0.0400s。=120时,Pulse1=0.0166s，Pulse2=0.030s，Pulse3=0.0433s。=150时,Pulse1=0.0200s，Pulse2=0.033s，Pulse3=0.0466s。2 电力电子技术实训报告2.1
11、实训题目2.1.1 电力电子技术实训题目一题目：单相交流交流变换电路1)单相交流调压电路(1)带电阻性负载的单相交流调压电路仿真 （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 7 -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：交流电压源的参数设置交流电压峰值：100400V 之间；初始相位：0；电源频率：50Hz晶闸管的参数设置Rn =0.001，L on =0H，V f =0.8，R s =500，C s=3.0e-7F负载的参数设置（RLC串联环节）R =100500，L =0H，C=inf脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取=0
12、和30（或45、60）分别设置Pulse 模块参数（自己考虑）。仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-31.0e-4 之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.10.2之间（即510个电源周期）；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： （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 8 -交流电压源的参数设置交流电压峰值：100400V 之间；初始相位：0；电源频率：50H
13、z晶闸管的参数设置Rn =0.001，L on =0H，V f =0.8，R s =500，C s=3.0e-7F负载的参数设置（RLC串联环节）R =100500，L =0.10.2H，C=inf脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取=0和30及=（或=45、60）分别设置Pulse模块参数（自己考虑）。仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-31.0e-4 之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.10.2s之间（即510个电源周期）；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
14、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：交流电压源的参数设置交流电压峰值：100400V 之间；初始相位：0；电源频率：100Hz （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 9 -晶闸管的参数设置Rn =0.001，L on =0H，V f =0.8，R s =500，C s=3.0e-7F负载的参数设置（RLC串联环节）R =100500，L =0H，C=inf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。仿真时间和误差参数设置设相误差为1
15、.0e-31.0e-4 之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.10.2之间（即1020个电源周期）；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？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 （电力电子技术与电力系统分析）课程实训报告 - 10 -交流电压峰值：100400V之间；初始相位：0；电源频率：50Hz负载的参数设置（RLC串联环节）R =100300，L =0H，C=inf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）。仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-31.0e-4 之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间
