现代电力电子技术实验指导书2016-1选编.docxVIP

《现代电力电子技术》实验指导书 电气工程学院 2016.04 1 目 录 第一篇 软件部分 实验一 三相桥式全控整流电路的建模与分析…………….1 实验二 BUCK变换器的建模与仿真………………………..6 实验三 BOOST 变换器的建模与仿真……………………..10 实验四 单相交流可控调压电路设计…………………….14 第二篇 硬件部分 实验一 半桥型开关稳压电源的性能研究…………….1 实验二 直流斩波电路的性能研究………………………..6 实验三 PS－ZVS－PWM 软开关技术…………………….10 2  PAGE \* MERGEFORMAT 1  PAGE \* MERGEFORMAT 36  PAGE \* MERGEFORMAT 1 实验一 三相桥式全控整流电路的建模与分析 一、实验目的 熟悉 Matlab/Power System 仿真模块资源库和仿真环境； 深入理解三相桥式全控整流电路结构、原理； 研究多模态负载及触发角度工况下的电路特性。 二、实验原理 1、MATLAB 仿真工具 MATLAB 是一种广泛应用于科学计算、工程设计和仿真用的通用数学工具软件。1998 年， MATLAB 增加了电力系统模块库，该模块库以 Simulink 为运行环境，是建立在 Sinulink 标准模块和 M 语言基础上的一个附加模型库，它提供为电力系统仿真分析专用的各种线性与非线性元件和模块。尤其是在 MATLAB6.X 之后的版本中，SimPowerSystems 的元件库进行了扩充，现主要包含以下几类：电源库、元件库、电力电子元件库、机组模型、连接元件、测量元件、其它元件、电力图形用户界面、演示系统等，基本涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型，其元件和模块是由电力工业领域的专家提出并得到实际证实的，符合电力专业分析软件的要求。 这些模块库包含了大多数常用电力系统元件的模块。用户可以在库中找到例如 IGBT、 MOSFET、GTO 等几乎所有常用的新型电力电子器件模型，给使用带来极大的方便。利用这些库模块及其它库模块，用户可方便、直观地建立各种系统模型并进行仿真。 2、三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路的整流控制可看作一组共阴极接法(VT1、VT3、VT5)和一组共阳极接法(VT2、VT4、VT6)串联而成，电路如图 1.1 所示。三相桥式全控整流电路通过触发脉冲触发 SCR 轮流导通。晶闸管的触发导通顺序为 VT1?VT2?VT3?VT4?VT5?VT6。 图 1.1 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路的工作特点为： 任何时候共阴、共阳极组各有一只元件同时导通才能形成电流通路。 共阴极组晶闸管 VT1、VT3、VT5，按相序依次触发导通，相位相差 120o，共阳极组晶闸管 VT2、VT4、VT6，相位相差 120o，同一相的晶闸管相位相差 180o。每个晶闸管导通角 120o； 输出电压 ud 由六段线电压组成，每周期脉动六次，每周期脉动频率为 300HZ。 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，它只与晶闸管导通情况有关，其波形由 3 段组成：一段为零(忽略导通时的压降)，两段为线电压。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。 变压器二次绕组流过正负两个方向的电流，消除了变压器的直流磁化，提高了变压器的利用率。 对触发脉冲宽度的要求：整流桥开始工作时以及电流中断后，要使电路正常工作，需保证应同时导通的 2 个晶闸管均有脉冲，常用的方法有两种：一种是宽脉冲触发，它要求触发脉冲的宽度大于 60o(一般为 80o～100o)，另一种是双窄脉冲触发，即触发一个晶闸管时，向小一个序号的晶闸管补发脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以多采用双窄脉冲触发。 三相桥式全控整流电路的输出电压(电阻性负载)： 当控制角α≤60°时，输出电压 Ud=2.34U2cosα，且波形是连续的；当控制角α60°时， 输出电压 Ud=2.34U2[1+cos(π/3+α)]，且波形是间断的；α=120o 时，输出电压为零 Ud=0。因此三相全控桥式整流电路电阻性负载移相范围为 0o～120o。图 1.2 分别为电阻性负载下α＝ 0o、60o、90o 时的 ud 电压波形。 α＝0o α＝60o α＝90o 图 1.2 三相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形三相桥式全控整流电路的输出电压(阻感性负载)： 当控制角α≤60°时，Ud 波形连续，工作情况与带电阻性负载时十分相似。区