北京交通大学 电气工程学院 计算机仿真 作业三

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1、计算机仿真技术作业三北京交通大学 电气工程学院题目：三相桥式全控整流电路仿真利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。输入三相电压源，线电压380V，50Hz，内阻0.001欧姆。可用“Universal Br输出电流输出电流Id：ge”模块。1带电阻负载的仿真。负载为电阻1欧姆。仿真时间0.2s。改变触发角alpha，观察并记录alpha=30 90 120 度时Ud、Uvt1、Id的波形。并画出电路的移相特性 Ud=f(alpha)。解：仿真图如下所示。A）当alpha=30时，输出电压Ud如下：输出电流Id：T1管的电压波形Uvt1：Uvt1的细节波形：B）当alp

2、ha=90时，输出电压Ud：输出电流Id：T1管的电压波形Uvt1：Uvt1的细节波形：C）当alpha=120时，输出电压波形Ud：输出电流Id：T1管的电压波形Uvt1：D）通过理论计算可以得知，当0alpha60时，Ud=513cos(alpha)；当60alpha120时，Ud=5131+cos(60+alpha)。在matlab中编写如下程序，绘出输出电压Ud和alpha之间的关系图。alpha=0:0.01:2*pi/3;Ud=513*cos(alpha).*(alphapi/3);plot(alpha,Ud);关系图像如下：通过搭建如下电路，自动生成alpha和Ud的关系：输出图

3、像如下所示：分析：当alpha60度以后，输出电压不连续。当角度超过120的时候，晶闸管反相关断，输出电压变为零。2带阻感负载的仿真。 R=1欧姆，L=10mH，仿真时间0.2s。不接续流二极管。改变触发角alpha，观察并记录alpha=30 60 90 度时Ud, Uvt1, Id的波形。并画出电路的移相特性 Ud=f(alpha)。当触发角为30度时，从第六个周期开始移去A相上管的触发脉冲，观察并记录移去触发脉冲后Ud,Uvt,输出电流输出电流Id：的波形。并分析故障现象。解：仿真电路图如下所示。A)当alpha=30 时，输出电压Ud：输出电流Id：T1管的电压波形Uvt1：B)当al

4、pha=60时，输出电压Ud：输出电流Id：T1管的电压波形Uvt1：C)当alpha=90 时，输出电压Ud：输出电流Id：T1管的电压波形Uvt1：用XY画出图形如下所示。分析：可以看出，加了电感，使输出电流不会随着电压波动而出现大幅度的波动。在60alpha90度时，由于电压变负，负载端呈现提供能量的状态，而负载段没有电源，所以晶闸管关断状态，输出电流变为0。当触发角为30度时，从第六个周期开始移去A相上管的触发脉冲，电路图如下所示：输出Ud：输出电流Id：晶闸管T1两端电压Uvt：晶闸管T1两端电压Uvt细节图：移去T1两端电压，会造成换向失败，此时由于T5持续导通，输出电压出现负值，

5、平均输出电压减小，输出电流出现大幅波动。3带阻感负载的仿真 R=1欧姆,L=10mH。仿真时间0.2s。接续流二极管。改变触发角alpha,观察并记录alpha=30 60 90度时Ud,Uvt, Id的波形。并画出电路的移相特性 Ud=f(alpha)。解：A)当alpha=30 时，输出电压Ud：输出电流Id：T1管两端电压Uvt：B)当alpha=60时，输出电压Ud：输出电流Id：TI管两端电压Uvt：C)当alpha=90时，输出电压Ud：输出电流Id：TI管两端电压Uvt：绘出输出平均电压Ud和alpha之间的仿真关系图如下所示：分析：当加了续流二极管，电感通过二极管续流而不通过晶

6、闸管，所以晶闸管在电压反向的时候关断，导致输出电流变小，输出电压变大。Ud和alpha的特性曲线更加平滑稳定。4带反电动势负载。 将负载改为直流电源E=40V，R=2欧姆。接平波电抗器Ld=10mH,观察并记录不同alpha时输出电压Ud和输出电流输出电流Id：的波形。解：仿真电路图如下所示。A)当alpha=60时，输出电压Ud：输出电流Id：B)当alpha=90时，输出电压Ud：输出电流Id：C)alpha=120，输出电压Ud：输出电流Id： 分析：由于反电动势的作用，在alpha60时，输出电压下降了40V。当触发角=85.5度时，理论输出电压近似等于40度，刚好与反电动势相抵消，此

7、时输出电流理论上应该等于0。5 交流侧电抗的影响。直流侧为电阻负载，1欧姆。交流侧串联0.1mH电感，观察记录直流电压、交流电流和整流器出口的交流电压波形，计算直流电压降落值。解：输出电压Ud的输出波形：交流侧电流波形：整流器出口的交流电压波形：在alpha=30时，交流侧没有电抗，输出电压的平均值如下： 输出电压的平均值为496.8V。交流侧接了电抗，输出电压的平均值如下：输出电压的平均值为416.4V。分析：当交流侧存在电感时，会阻碍电流的变化，在同一桥壁上的两个晶闸管可能会同时导通，电感上出现换相压降，使输出电压变小，由仿真可以得知，存在电感时仿真结果得到的直流电压平均值为416.4V，不计交流侧电感时，输出电压的平均值为496.8V，电压降落为80.4V。