電力電子實(shí)驗(yàn)講義

PAGEPAGE4實(shí)驗(yàn)一熟悉Matlab仿真集成工具（2學(xué)時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉Matlab的仿真集成工具Simulink和電力仿真系統(tǒng)simpowersystem的功能和使用方法,鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié)使用技巧和方法，提高使用水平；2.熟悉Simpowersystem的功能模塊，靈活運(yùn)用。二.實(shí)驗(yàn)要求1.熟悉Matlab的仿真集成工具Simulink的使用方法；2.熟悉電力仿真系統(tǒng)（simpowersystem）的各個(gè)模塊模型庫(kù)；3.熟悉電力電子器件模型；4.熟悉變壓器和電動(dòng)機(jī)模型。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.熟悉新建空白設(shè)計(jì)區(qū)的方法；①在MATLAB指令窗口輸入“c”后按回車(chē)鍵；②在MATLAB指令窗口選擇菜單命令File/New/Modle；③按工具欄中的“Simulink”按鈕。以上三種方法均可進(jìn)入SimulinkBrowser，然后再按工具欄中的“空白”按鈕即可。2.熟悉SimulinkBrowser中的子目錄和simpowersystemBlockset；3.熟悉ElectricalSources、Elements、Machines、PowerElectronics、Connectors、Measurements、ExtraLibrary中的功能模塊；4.熟悉Simulink窗口的主菜單File、Edit、View、Simulation、Format、Tools；熟悉Simulink窗口的工具欄；電力電子波形圖的繪制。單相半波不控整流電路，已知交流電源電壓220V，負(fù)載電阻為2歐姆。畫(huà)出交流電源電壓、整流輸出電壓和電流的波形。RRidUdVs圖1-1單相半波不控整流電路MATLAB命令窗口鍵入命令如下：1>>V=220;％交流電壓有效值2>>R=2;％電阻值3>>dth=pi/360;％導(dǎo)通角增量4>>th=0:dth:2*pi;％一周期中導(dǎo)通角5>>vs=V*sqrt(2)*sin(th);％交流電壓6>>ud=vs.*(vs>=0);％整流輸出電壓7>>id=ud/R;％整流輸出電流8>>plot(th,vs),hold％畫(huà)交流電壓波形Currentplotheld9>>plot(th,ud,th,id)％畫(huà)整流電壓電流波形模型文件命名并存盤(pán)。四.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果RLC串聯(lián)回路參數(shù)修改交流電壓源參數(shù)修改RLC串聯(lián)回路參數(shù)修改交流電壓源參數(shù)修改其他參數(shù)修改較為容易不再敘述仿真參數(shù)修改：四.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出單相橋式整流電路的電路原理圖，并分析其工作原理。實(shí)驗(yàn)三三相橋式全控整流的電路仿真（2學(xué)時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉Matlab的仿真集成工具Simulink和電力系統(tǒng)SimPowerSystems的功能和使用方法,鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié)使用技巧和方法，提高使用水平；2.熟悉三相橋式全控整流電路的工作原理。4.熟悉matlab中的三相橋仿真模塊的參數(shù)修改。熟悉SimPowerSystems的功能模塊，靈活運(yùn)用，舉一反三練習(xí)。二.實(shí)驗(yàn)要求1.熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具SimPowerSystems的使用方法；2.根據(jù)實(shí)際電路建立仿真模型；3.進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4.獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（一）新用到的元件提取路徑：SimPowerSystems/Elements/Three-phaseTransformer(TwoWindings)SimPowerSystems/ExtraLibrary/Measurements/Three-PhaseV-IMeasurementSimPowerSystemss/ExtraLibrary/Three-PhaseLibrary/6–pulsethyristorbridgeSimPowerSystemss/ExtraLibrary/Measurements/RMSSimPowerSystems/ExtraLibrary/ControlBlocks/Synchronized6-PulseGeneratorSimulink/Sources/ConstantSimPowerSystems/Measurements/VoltageMeasurementSimPowerSystems/connectors/Ground（output）其他元件的提取路徑在上一次實(shí)驗(yàn)講義中已經(jīng)介紹過(guò)了，這里不在重復(fù)。將這些元件按照如下的圖進(jìn)行連接：（二）參數(shù)的修改：降壓變壓器的參數(shù)修改同步變壓器的參數(shù)修改V-I測(cè)量器的參數(shù)修改同步六脈沖觸發(fā)器的參數(shù)修改三相交流電壓源的參數(shù)修改：分別將ua、ub、uc參數(shù)中的Phase（deg）（相位）修改為0、-120、-240。峰值（Peakamplitude）和頻率（Frequency）分別改為311、50。萬(wàn)用表（Multimeter）選擇RL兩端的電壓、電流。負(fù)載Rl為純電阻電路：RL=5（三）仿真：將仿真周期設(shè)為0.8s。采用ode15s(stiff/NDF)算法開(kāi)始仿真。將常量（Constant）改為60，觀察在60度脈沖觸發(fā)時(shí)的波形。四.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出單相橋式整流電路的電路原理圖，并分析其工作原理。實(shí)驗(yàn)四三相橋式正弦波脈寬調(diào)制變頻電路仿真（2學(xué)時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉Matlab的仿真集成工具Simulink和電力系統(tǒng)SimPowerSystems的功能和使用方法,鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié)使用技巧和方法，提高使用水平；2.熟悉三相橋式正弦波脈寬調(diào)制變頻電路結(jié)構(gòu)原理；熟悉SimPowerSystems的功能模塊，靈活運(yùn)用，舉一反三練習(xí)。二.實(shí)驗(yàn)要求1.熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具SimPowerSystems的使用方法；2.獨(dú)立建立仿真模型；3.進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4.獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（一）新用到的元件提取路徑:SimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteControlBlocks/Discrete1-phasePLLSimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteControlBlocks/Discrete3-phasePWMGeneratorSimPowerSystems/ExtraLibrary/DiscreteControlBlocks/Discrete3-phaseProgrammableSourceSimPowerSystems/PowerElectronics/Three-LevelBridgeSimPowerSystems/ExtraLibrary/Three-PhaseLibrary/Three-phaseLinearTransformer12-terminalsSimPowerSystems/Elements/3-PhaseParallelRLCLoadSimulink/SignalRouting/BusCreatorSimPowerSystems/Connectots/BusBar（thinhoriz）Simulink/Sinks/Terminator模塊簡(jiǎn)介：Terminator終端設(shè)備BusCreator用于將多路信號(hào)在同一個(gè)示波器界面上顯示。將“Numberofinputs”將“Numberofinputs”修改為“3”雙擊示波器scope由于本次試驗(yàn)的模型將會(huì)輸出大量的脈動(dòng)波形，這時(shí)需要修改示波器參數(shù)：雙擊示波器，然后再單擊圖標(biāo)，打開(kāi)示波器修改參數(shù)。單擊Datahistory（數(shù)據(jù)歷史）將Limitdatapointtolast（極限數(shù)據(jù)點(diǎn)）修改為“500000”下一個(gè)實(shí)驗(yàn)也是這樣修改，將不在重復(fù)。將這些元件按照如下圖進(jìn)行連接將這些元件按照如下圖進(jìn)行連接：參數(shù)修改：DiscreteVirtualPLL參數(shù)設(shè)置Discrete3-phaseProgrammableSource參數(shù)設(shè)置DiscreteVirtualPLL參數(shù)設(shè)置Discrete3-phaseProgrammableSource參數(shù)設(shè)置數(shù)學(xué)模型圖中的兩個(gè)（Three-LevelBridge）參數(shù)設(shè)置一樣。Three-LevelBridge參數(shù)設(shè)置Discrete3-phasePWMGenerator參數(shù)設(shè)置Three-LevelBridge參數(shù)設(shè)置Discrete3-phasePWMGenerator參數(shù)設(shè)置RLC并聯(lián)負(fù)載參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置三相線(xiàn)性12終端變壓器參數(shù)設(shè)置RLC并聯(lián)負(fù)載參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置三相線(xiàn)性12終端變壓器參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置點(diǎn)擊示波器Scope可以看到三相正弦波脈寬調(diào)制變頻電路在三角載波信號(hào)和正弦信號(hào)作用下的直流輸入與交流輸出之間的波形。四.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：設(shè)置仿真時(shí)間為：0.1s、采用ode23s(stiff/Mod.Rosenbrock)算法。我們可以通過(guò)雙擊：Discrete3-phasePWMGenerator(離散三相PWM發(fā)生器)修改：Switchingratio：choppingfrequency/outputfrequency項(xiàng)參數(shù)觀察輸出波形的變化。分析電路的工作原理，并畫(huà)出電路圖。實(shí)驗(yàn)五晶閘管開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉Matlab的仿真集成工具Simulink和電力系統(tǒng)SimPowerSystems的功能和使用方法,鍛煉該軟件的使用能力，總結(jié)使用技巧和方法，提高使用水平；2.熟練掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理3.熟練掌握，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。熟悉SimPowerSystems的電動(dòng)機(jī)模型的參數(shù)調(diào)整，靈活運(yùn)用，舉一反三練習(xí)。二.實(shí)驗(yàn)要求1.熟悉Matlab的電力系統(tǒng)仿真集成工具SimPowerSystems的使用方法；2.獨(dú)立建立仿真模型；3.進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；4.獨(dú)立完成仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟電機(jī)模塊簡(jiǎn)介：直流電機(jī)模塊（DCMachine），F(xiàn)+和F-是直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的連接端，A+和A-是電機(jī)電樞繞組的聯(lián)結(jié)端，TL是電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的輸入端。m端用于輸出電機(jī)的內(nèi)部變量和狀態(tài)，在該端可以輸出電機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵(lì)磁電流和電磁轉(zhuǎn)矩四項(xiàng)參數(shù)。本次試驗(yàn)采用的直流電動(dòng)機(jī)電樞電阻和電感（Armatureresistanceandinductance）為[0.21 0.0021]，勵(lì)磁電阻和電感（Fieldresistanceandinductance）為[146.7 0]，勵(lì)磁和電樞互感（Field-armaturemutualinductance）為0.84，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Totalinertia）為0.572，粘滯摩擦系數(shù)（Viscousfrictioncoefficient）為0.01，庫(kù)侖摩擦轉(zhuǎn)矩（Coulombfrictiontorque）為1.9，初始角速度(initialspeed)為0.1。元件封裝模塊（Subsystem），用來(lái)封裝一些原件，本次實(shí)驗(yàn)中是將同步六脈沖觸發(fā)器封裝在了元件封裝模塊里面。新用到的元件提取路徑：SimPowerSystems/Machines/DCMachineSimPowerSystems/PowerElectronics/UniversalBridgeSimulink/Ports&Subsystems/Subsystem將這些元件按照如下圖形進(jìn)行連接：晶閘管直流調(diào)速仿真模型同步六脈沖觸發(fā)器封裝模塊內(nèi)部連接圖參數(shù)修改：階躍信號(hào)參數(shù)修改簡(jiǎn)介：S階躍信號(hào)參數(shù)修改簡(jiǎn)介：Steptime：跳變時(shí)間。Initialvalue：最初值（跳變前的輸出值）Finalvalue：最終值（跳變后的輸出值）Sampletime：取樣時(shí)間直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置同步六脈沖觸發(fā)器參數(shù)設(shè)置其他參數(shù)修改：勵(lì)磁電源：220V，平波電抗器：15mH，電源電壓：分別將ua、ub、uc參數(shù)中的Phase（deg）（相位）修改為0、-120、-240。峰值（Peakamplitude）和頻率（Frequency）分別改為311、5