電力電子課程設(shè)計+三相交流調(diào)壓電路研究.doc

電力電子技術(shù)課程設(shè)計班級 建電1101班學(xué)號 111705135姓名 徐瞳揚州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院建筑電氣與智能化二零一四年一月目錄一課程設(shè)計題目二課程實際目的三課程設(shè)計內(nèi)容四所設(shè)計電路的工作原理(包括電路原理圖、理論波形)五電路的設(shè)計過程六各參數(shù)的計算七仿真模型的建立，仿真參數(shù)的設(shè)置八進(jìn)行仿真實驗，列舉仿真結(jié)果九對仿真結(jié)果的分析十結(jié)論十一課程設(shè)計參考書一、課程設(shè)計題目三相交流調(diào)壓電路研究二、 課程設(shè)計目的（1） 了解三相交流調(diào)壓觸發(fā)電路的工作原理。（2） 加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理。（3） 了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負(fù)載時的工作特性。（4） 掌握三相交流調(diào)壓電路MATLAB的仿真方法，會設(shè)置各模塊的參數(shù)。三、 課程設(shè)計內(nèi)容1 主電路方案確定2 繪制電路原理圖、分析理論波形3 器件額定參數(shù)的計算4 建立仿真模型并進(jìn)行仿真實驗6 電路性能分析輸出波形、器件上波形、參數(shù)的變化、諧波分析、故障分析等四、 所設(shè)計電路的工作原理(包括電路原理圖、理論波形)交流調(diào)壓器應(yīng)采用寬脈沖進(jìn)行觸發(fā)。實驗裝置中使用后沿固定、前沿可變的寬脈沖鏈。實驗電路如圖A所示。它由三個單項晶閘管交流調(diào)壓器組合而成，三相負(fù)載接Y形，公共點為三相調(diào)壓器中線，其工作原理和波形與單相交流調(diào)壓想通。圖中晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的順序為VT1VT2VT6。由于存在中性線，每一相可以作為一個單相調(diào)壓器單獨分析，各相負(fù)載電壓和電流僅與本相的電源電壓、負(fù)載參數(shù)及控制角有關(guān)。整流電壓平均值的計算分如下兩種情況：（1）30時，負(fù)載電流連續(xù)，有Uo=1/(2/3) /6+5/6+2U2sintd(t)=36/(2)U2cos=1.17U2cos當(dāng)=0時，U0最大，U0=1.17 U2（2）30時，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有Uo=1/(2/3)/6+2U2sintd(t)=32/(2) U2 1+cos(6/+) =0.675U2 1+cos(/6+)負(fù)載電流平均值為Io=Uo/RP晶閘管承受的最大反向電壓為URM=23U2=2.45 U2UFM=2 U2由于晶閘管陰極與零線間的電壓即為整流輸出電壓U0，其最小值為零，而晶閘管陽極與零線間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值。 圖A 三相交流調(diào)壓實驗電路圖五、 電路的設(shè)計過程 三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試（DJK02上“觸發(fā)電路”的調(diào)試） 三相交流電壓電路帶電阻性負(fù)載使用正橋晶閘管VT1VT6，按圖A連成三相交流調(diào)壓主電路，其觸發(fā)脈沖已通過內(nèi)部連線接好，只要將正橋脈沖的6個開關(guān)扳至“接通”，“U1f”端接地即可。設(shè)置交流峰值電壓為100V、頻率為50Hz。晶閘管參數(shù)設(shè)置：Rn=0.001，Lon=0H，Vf =0.8，Cs=250e9（25010-9）負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R=450，L=0H，C=inf脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)設(shè)置：頻率設(shè)置為50Hz，脈沖寬度為2六、 各參數(shù)的計算U2=Um/2=100/270.7V R=450 URM=2.45U2173.315V UFM=2U299.985V30 =0 Uo =1.17 U2=82.719V Io=Uo/R0.184=30 Uo =1.17 U2cos（/6）=71.637V Io=Uo/R0.15930=60 Uo =0.675U21+cos（/6+/3）=47.7225V Io=Uo/R0.106=90 Uo =0.675U21+cos（/6+/2）=23.86125V Io=Uo/R0.053=120 Uo =0.675U21+cos（/6+2/3）=6.3936 V Io=Uo/R0.0142=150 Uo=0.675U21+cos（/6+5/6）=0V Io=Uo/R0 七、 仿真模型的建立，仿真參數(shù)的設(shè)置啟動MATLAB 6.1，進(jìn)入SIMULINK后新建文檔，繪制三相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型圖。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。設(shè)置交流峰值電壓為100V、頻率為50Hz。晶閘管參數(shù)設(shè)置：Rn=0.001，Lon=0H，Vf =0.8，Rs=500，Cs=250e9（25010-9）負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R=450，L=0H，C=inf脈沖發(fā)生器模塊（Pulse）的參數(shù)設(shè)置：頻率設(shè)置為50Hz，脈沖寬度為23本例中，當(dāng)=0時，Pulse1為0s，Pulse2為0.01s，Pulse3為0.0067s，Pulse4為0.0167s，Pulse5為0.0132s，Pulse6為0.0232s。當(dāng)=30時，Pulse1為0.0017s，Pulse2為0.0117s，Pulse3為0.0084s，Pulse4為0.0184s，Pulse5為0.0151s，Pulse6為0.0251s。當(dāng)=60時，Pulse1為0.0033s，Pulse2為0.0133s，Pulse3為0.0099s，Pulse4為0.0199s，Pulse5為0.0165s，Pulse6為0.0265s。當(dāng)=90時，Pulse1為0.005s，Pulse2為0.015s，Pulse3為0.0117s，Pulse4為0.0217s，Pulse5為0.0184s，Pulse6為0.0284s。設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的 按鈕，得到需要的仿真結(jié)果。八、 進(jìn)行仿真實驗，列舉仿真結(jié)果利用MATLAB 6.1，進(jìn)入SIMULINK后新建文檔繪制如下模型圖進(jìn)行仿真。雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置參數(shù)。設(shè)置好參數(shù)后，單擊工具欄的 按鈕，得到需要的仿真結(jié)果。=0時的波形圖=30時的波形圖=60時的波形圖=90時的波形圖九、 對仿真結(jié)果的分析對于三相調(diào)壓電路而言，通過調(diào)節(jié)晶閘管來改變控制角，可以對電路中負(fù)載的輸出電壓造成影響，表現(xiàn)在負(fù)載電壓Uo的復(fù)制減小，波形出現(xiàn)延遲現(xiàn)象的程度不同，以及負(fù)載電流落后于負(fù)載電壓，出現(xiàn)畸變的問題。仿真實驗得出的電壓有效值和理論值之間是有誤差的。=0 理論值Uo =1.17 U2=1.17 Um/2=1.17100282.719V 實際值Uo =100/270.724V誤差=|70.72482.71970.724|10016.96 %=30 理論值Uo =1.17 U2cos=1.17 Umcos(/6)/2=1.1710032271.637V 實際值Uo =100/270.724V誤差=|70.72471.63770.724|1001.29 %=60 理論值Uo =0.675U21+cos（/6+/3）47.7225V 實際值Uo =100/270.724V誤差=|70.72447.722570.724|10032.5%由理論值和實際值相比較可以看出電路還存在一定的誤差，這可能是由于器件參數(shù)選擇不準(zhǔn)確，讀數(shù)不精所造成的。但是，理論值已經(jīng)近似等于了實際值，實驗正確。十、 結(jié)論隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)壓電路大都采用工作在“交流開關(guān)狀態(tài)”的晶閘管，其實質(zhì)是在恒定交流電源與負(fù)載之間接入晶閘管作為交流電壓控制器。晶閘管的控制方式有兩種：一是相位控制，即通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來調(diào)壓；二是周波控制，在一定時間內(nèi)，控制晶閘管導(dǎo)通的來達(dá)到調(diào)壓的目的。本次課程設(shè)計對基于晶閘管的三相交流調(diào)壓電路的各個方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，并通過MATLAB的SIMULINK電力系統(tǒng)工具箱搭建了相應(yīng)的仿真電路并進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析，驗證了交流調(diào)壓電路的工作原理和相關(guān)諧波問題。為交流調(diào)壓電路在電爐的溫度控制、燈光調(diào)節(jié)（如舞臺燈光調(diào)節(jié)）、異步電機軟啟動、異步電機調(diào)速等方面應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。從理論到實踐，在專業(yè)課程設(shè)計持續(xù)的日子里，我學(xué)到很多東西。此次實踐不僅可以鞏固了我以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過課程設(shè)計教育，我認(rèn)識理論與實際相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中隨時會遇到各式各樣的問題，我不斷發(fā)現(xiàn)自己的不足之處。整了個設(shè)計過程對我而言可以說是困難重重，譬如對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，不會查閱資料，覺得無從下手等等。在課程設(shè)計過程中通過互動指導(dǎo)，我根據(jù)老師的要求一步一步的制定并依次實施計劃，并在設(shè)計計劃執(zhí)行過程中學(xué)會查閱資料，鼓勵克服心理上的不良情緒，不斷的學(xué)