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1、基于Maatlaab/SSimuulinnk的电电力变换电路路仿真【摘 要要】MATTLABB是一种种科学计计算软件件，它是是一种以以矩阵为为基础的的交互式式程序计计算语言言。SIIMULLINKK是基于于框图的的仿真平平台，它它挂接在在MATTLABB环境上上，以MMATLLAB的的强大计计算功能能为基础础，以直直观的模模块框图图进行仿仿真和计计算。本文主要要以MAATLAAB/SSIMUULINNK仿真真软件为为基础，完完成了对对整流电电路、斩斩波电路路和交流流调压电电路的建建模与仿仿真，并并且给出出了仿真真结果波波形，同同时根据据仿真结结果进行行了分析析和计算算。证实实了该方方法的简简便
2、直观观、高效效快捷和和真实准准确性。本研究还还设计并并建立了了图形用用户界面面（GUUI），以以方便打打开各个个仿真模模型。【关键词词】：MMatllab/Simmuliink；建模；仿真；整流电电路；斩斩波电路路；交流流调压电电路目 录录第1章 前言 1.11MATTLABB/SIIMULLIKEE仿真的的目的与与意义 1.22本课题题的研究究内容1.3本本课题的的研究意意义第2章 整流电电路的仿仿真2.1 三相整整流电路路的仿真真 2.11.1 三相半半波可控控整流电电路 2.11.2 三相桥桥式全控控整流电电路第3章 结论参考文献献第1章 前 言1.1 MATTLABB/SIIMULLI
3、NKK仿真的的目的与与意义在电力电电子电路路如变流流装置的的设计过过程中，需需要对设设计出来来的初步步方案(电路)及有关关元件参参数选择择是否合合理，效效果如何何进行验验证。如如果通过过实验来来检验，就就要将设设计的系系统用元元件安装装出来再再进行调调试和试试验，不不能满足足要求时时，要更更换元件件甚至要要重新设设计、安安装、调调试，往往往要反反复多次次才能得得到满意意的结果果。这样样将耗费费大量的的人力和和物力，且且使设计计效率低低下、耗耗资大、周周期长。采用计算算机进行行仿真试试验，则则可大大大地节约约开支，提提高设计计效率，缩缩短设计计周期。但但是用其其它计算算机高级级语言(如 CC语言
4、，BBASIIC语言言或仿真真语言)编程实实现，对对电力变变流电路路来说，由由于大功功率开关关器件开开关转换换电流换换相动态态过程十十分复杂杂，过渡渡过程一一个接一一个，一一个未完完，新的的一个又又开始了了要分析析输出电电压、电电流(带带感性负负载时)波形，特特别是如如大功率率开关管管关断时时承受的的尖峰电电压大小小形状，即即阻容保保护电路路的保护护效果如如何，就就要建立立等效电电路的数数学模型型。而这这样的数数学模型型是很复复杂的，即即使建立立起来了了，用计计算机编编程实现现得到真真实的仿仿真结果果也需要要花大量量的时间间精力来来编程和和调试。然然而采 MATTLABB/SIIMULLINK
5、K可视化化图形化化仿真环环境来对对电力电电子电路路进行建建模仿真真则可使使之变得得直观，简简单易行行，效率率高，真真实准确确1。1.2 本课题题的研究究内容本课题主主要研究究的是利利用MAATLAAB/SSIMUULINNK建立立电力电电子电路路仿真模模型并进进行仿真真。现将将仿真的的主要内内容加以以介绍：三相整流流电路主主要研究究其半波波可控和和桥式全全控整流流电路，分分别建立立其Siimullinkk仿真模模型，进进行系统统仿真，对对其仿真真波形进进行对比比分析，并并与理论论结果进进行对比比。1.3 本课题题的研究究意义利用Siimullinkk中的模模块库建建立三相相整流、电电力变换换电
6、路，进进行仿真真后，对对仿真波波形进行行比较分分析。证证实了该该方法的的简便直直观、高高效快捷捷和真实实准确性性。由于于计算机机中修改改参数方方便，可可以通过过改变方方针参数数就可观观察各种种现象，加加深了对对其电路路原理的的理解。通过对本本课题的的研究最最终能够够熟悉并并掌握MMatllab /Siimullinkk的应用用环境，熟熟练应用用Simmuliink模模块库中中模块建建立电力力电子电电路的系系统仿真真模型，设设定系统统仿真参参数，进进行系统统仿真。 2第2章 整流流电路的的仿真整流电路路：出现现最早的的电力电电子电路路，将交交流电变变为直流流电，电电路形式式多种多多样，本本章主要
7、要对单相相和三相相整流电电路进行行模拟方方针，并并对其波波形进行行分析4。2.1 三相可可控整流流电路的的仿真当整流负负载容量量较大，或或要求直直流电压压脉动较较小时，应应采用三三相整流流电路。其其交流侧侧由三相相电源供供电。三三相可控控整流电电路中，最最基本的的是三相相半波可可控整流流电路，应应用最为为广泛的的是三相相桥式全全控整流流电路、以以及双反反星形可可控整流流电路、十十二脉波波可控整整流电路路等，均均可在三三相半波波的基础础上进行行分析。本节主要要对三相相半波可可控整流流电路，三三相桥式式全控整整流电路路进行仿仿真分析析。2.1.1 三三相半波波可控整整流电路路三相半波波可控整整流电
8、路路原理图如图图2-11所示。三个晶闸闸管分别别接入aa、b、c三相电电源，其其阴极连连接在一一起共阴阴极接法法。 图图2-11 原理理图根据原理理图利用用SIMMULIINK中中电力电电子模块块库建立立相应的的仿真模模型如图图所示。 图2-2三相相半波可可控整流流电路模模型其参数设设置为三三相交流流电源为为2200V(有有效值)相位互互差1220，R=10,L=0.003H；晶闸管管参数为为默认值值；选择择仿真终终止时间间为0.06ss，采用用变步长长算法oode223tbb(sttifffTRRBDDF2)，=600。启动动仿真，其其波形如如下图2-33输出电电压、电电流及电电压平均均值波
9、形形从上图波波形可以以看出此此电路特特点：阻阻感负载载，L值很大大，id波形基基本平直直。时：整流流电压波波形与电电阻负载载时相同同。时（如aa=600时的波波形如图图2-33所示）。当u2过过零时，由由于电感感的存在在，阻止止电流下下降，因因而VTT1继续续导通，直直到下一一相晶闸闸管VTT2的触触发脉冲冲到来，才才发生换换流，由由VT22导通向向负载供供电，同同时向VVT1施施加反压压使其关关断。这这种情况况下udd波形中中出现负负的部分分，若aa增大，uud波形中中负的部部分将增增多，至至a=990时，uu波形中中正负而而积相等等，udd的平均均值为零零。可见见阻感负负载时aa的移相相范
10、围为为90。可得本例例中输出出直流电电压为：与仿真结结果相符符合。2.1.2 三三相桥式式全控整整流电路路三相桥式式全控整整流电路路主回路路接线图如如图2-4所示示。完整的三三相桥式式全控整整流电路路由整流变变压器，66个桥式式连接的的晶闸管、负载载、触发发器和同同步环节节组成。 图22-4 原理图图六个晶闸闸管依次次相隔660触发，将将电源交交流电整整流为直直流电。三相桥式式整流电电路的仿仿真使用用了MAATLAAB模型型库中的的三相桥桥和触发发集成模模块，建建立该电电路的仿仿真过程程可以分分为建立立仿真模模型，设设置模型型参数和和观测仿仿真结果果等几个个主要阶阶段，叙叙述如下下：1. 建建
11、立仿真真模型（1）首首先建立立一个仿仿真的新新文件，命命名为ssanqquann。（2）提提取电路路与器件件模块，组组成上述述电路的的主要元元件有交交流电源源，晶闸闸管、RRLC负负载等。其其元器件件名称及及提取路路径如表表2-11所示表2-11 三相相整流电电路模型型主要元元器件元器件名名称提取元器器件路径径交流电源源Elecctriicall soourcce/AAC vvolttagee soourcce整流变压压器Elemmentt/Thhreee-phhasee trranssforrmerr(twwo wwinddinggs)同步变压压器Elemmentt/Thhreee-phha
12、see trranssforrmerr(twwo wwinddinggs)三相电压压-电流流测量单单元Meassureemennts/Thrree-phaaseVV-I meaasurremeent三相晶闸闸管整流流器Extrraliibraary/thrree-phaase libbrarry/66-puulsee thhyriistoor bbriddgeRLC负负载Elemmentts/sseriies RLCC brridgge6脉冲发发生器Extrraliibraary/conntroolbllockks/ssyncchroonizzed66-puulseegenneraatorr触
13、发角设设定Simuulinnk/ssourrcess/coonsttanss傅里叶分分析模块块Extrra llibrraryy/ MMeassureemennts/Fouurieer(3)建建立三相相桥式整整流电路路仿真模模型 图2-5 三三相桥式式整流电电路仿真真模型2. 设设置各项项仿真参参数设定此电电路为电电阻负载载(R的的值为110、a=30。)设置模型型参数如如下： 1) 电源参参数设置置：三相相电源的的电压峰峰值为2220VV，可表表示为“2200*sqqrt（22)”，频率率为500Hz，相相位分别别为0、-1200、-2240。 2) 整流变变压器参参数设置置：一次次绕组联联
14、结(wwinddingg 1 connnecctioon)选选择Deeltaa（D111)，线线电压为为=2220V=3880V；二次绕绕组联结结(wiindiing 2 cconnnecttionn)选择择Y，线线电压为为1000V=1773V，在在要求不不高时变变压器容容量、互互感等其其他参数数保持默默认不变变。3）同步步变压器器参数设设置：一一次绕组组联结(winndinng 11 coonneectiion)选择DDeltta（DD11)，线电电压为3380VV；二次次绕组联联结(wwinddingg 2 connnecctioon)选选择Y，线线电压为为15VV，其他他参数保保持默认认不变。4）三相相晶闸管管整流器器参数设设置：使使用默认认值。5）6脉脉冲发生生器设置置：频率率为500Hz，脉脉冲宽度度取1，取双双脉冲触触发方式式。6) 触触发角设设置：给给定allph设设置为330。3仿真真并观察察结果。设设置仿真真时间00.066s，数数值算法法采用oode115。启启动仿真真得到波波形图如如下。图2-66 输出出电压、电电流波形形及其电电压平均均值图2-7
