电力电子技术仿真实验
实验报告-电力电子仿真实验
电力电子仿真实验实验报告院系：电气与电子工程学院班级：电气1309班学号：1131540517学生姓名：王睿哲指导教师：姚蜀军成绩：日期：2017年1月2日目录实验一晶闸管仿真实验 (3)实验二三相桥式全控整流电路仿真实验 (6)实验三电压型三相SPWM 逆变器电路仿真实验 (18)实验四单相交-直-交变频电路仿真实验 (25)实验五VSC 轻型直流输电系统仿真实验 (33)实验一晶闸管仿真实验实验目的掌握晶闸管仿真模型模块各参数的含义。
理解晶闸管的特性。
实验设备：MA TLAB/SimUli nk/PSB实验原理晶闸管测试电路如图1-1所示。
u2为电源电压，Ud为负载电压，id为负载电流，UVT为晶闸管阳极与阴极间电压。
图1-1晶闸管测试电路实验内容启动Matlab ,建立如图1-2所示的晶闸管测试电路结构模型图。
图1-2带电阻性负载的晶闸管仿真测试模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图1-3、1-4、1-5所示。
图1-3交流电压源模块参数图1-4晶闸管模块参数图1-5脉冲发生器模块参数固定时间间隔脉冲发生器的振幅设置为5V ,周期与电源电压一致，为0∙02s（即频率为50Hz）, 脉冲宽度为2 （即7.20），初始相位（即控制角）设置为0.0025s （即450）。
串联RLC分支模块SerieS RLC BranCh与并联RLC分支模块Parallel RLC BranCh的参数设置方法如表1-1所示。
在本系统模型中，双击SerieS RLC BranCh 模块，设置参数如图 1-6所示。
图1-7系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到控制角为 450时，电源电压、触发信号、流过晶闸管的电流、晶闸管阳极和阴极两端电压、负载电流、负载电压的仿真波形，如图 1-8所示。
运行仿真模型系统即可得到控制角为450时，电源电压、触发信号、流过晶闸管的电流、晶闸管阳极和阴极两端电压、负载电流、负载电压的仿真波形，如图1-8所示。
实验报告-电力电子仿真实验
电力电子仿真实验实验报告院系：电气与电子工程学院班级：电气1309班学号： 17学生姓名：王睿哲指导教师：姚蜀军成绩：日期：2017年 1月2日目录实验一晶闸管仿真实验........................................ 错误!未定义书签。
实验二三相桥式全控整流电路仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验三电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验..................... 错误!未定义书签。
实验四单相交-直-交变频电路仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验五 VSC轻型直流输电系统仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验一晶闸管仿真实验实验目的掌握晶闸管仿真模型模块各参数的含义。
理解晶闸管的特性。
实验设备：MATLAB/Simulink/PSB实验原理晶闸管测试电路如图1-1所示。
u2为电源电压，ud为负载电压，id为负载电流，uVT 为晶闸管阳极与阴极间电压。
图1-1 晶闸管测试电路实验内容启动Matlab，建立如图1-2所示的晶闸管测试电路结构模型图。
图1-2 带电阻性负载的晶闸管仿真测试模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图1-3、1-4、1-5所示。
图1-3 交流电压源模块参数图1-4 晶闸管模块参数图1-5 脉冲发生器模块参数固定时间间隔脉冲发生器的振幅设置为5V，周期与电源电压一致，为（即频率为50Hz），脉冲宽度为2（即º），初始相位（即控制角）设置为（即45º）。
串联RLC分支模块Series RLC Branch与并联RLC分支模块Parallel RLC Branch的参数设置方法如表1-1所示。
表1-1 RLC分支模块的参数设置元件串联RLC分支并联RLC分支类别电阻数值电感数值电容数值电阻数值电感数值电容数值单个电阻R0inf R inf0单个电感0L inf inf L0单个电容00C inf inf C 在本系统模型中，双击Series RLC Branch模块，设置参数如图1-6所示。
电力电子仿真实验
三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的：1、加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。
2、掌握三相桥式全控整流电路MATLAB 的仿真方法，会设置各模块的参数。
二、实验主要仪器与设备： PC 机、MATLAB 仿真软件 三、实验原理实验线路如图3-1。
主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
图中的R 用滑线变阻器，接成并联形式；电感Ld 选用700mH 。
在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am 、Bm 、Cm,返回电网的电压从高压端A 、B 、C 输出，变压器接成Y/Y 接法。
R图3-1 三相桥式全控整流电路实验原理图四、实验内容及步骤1、启动MATLAB ，进入SIMULINK 后新建文档，绘制三相桥式全控整流系统模型如图3-2所示。
在MATLAB 命令窗口中输入powerlib ，按Enter 健，打开电力系统（Power System ）工具箱，或在MATLAB的工具栏中，打开SIMULINK的库浏览器，单击SimPowerSystems进入电力系统工具箱。
从电源模块库（Electrical Sources）中选取交流电压源（Voltage Source）,从电力电子器件模块库（Power Electronics）选取通用变换器桥模块（Universal Bridge），从元件模块库（Elements）中选取串联RLC负载（Series RLC Branch）,从测量模块库（Measurements）选取电压测量（Voltage Measurement）、电流测量（Current Measurement）,从连接器模块库（Connectors）选取接地（输入）（Groud input）、接地（输出）（Groud output）、总线（Bus Bar,vert），从Extra library 中的Control Blocks选取同步6脉冲触发器（Synchronized 6-Pulse Generator）。
电力电子技术matlab仿真实验结果
电力电子仿真结果1.单相半波可控整流电路（1）电阻性负载（R=1欧姆，U2=220V,α=30°）接线图电阻性负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线输入电压与输出电压波形（2）阻感负载（R=1欧姆，L=0.05H，U2=220V,α=30°）接线图阻感负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线输入电压与输出电压波形（3）阻感负载+续流二极管（R=1欧姆，L=0.05H，U2=220V,α=30°）有问题接线图阻感负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线输入与输出电压波形2.单相桥式全控整流电路（1）电阻性负载（R=1欧姆，U2=220V,α=60°）电阻性负载电路图搭建电阻负载输入电压和输出电压对比电阻负载直流电压和电流波形电阻负载时晶闸管T1的波形电流i2的曲线（2）电感性负载（R=1欧姆，L=0.05H,α=60°，U2=220V,）阻感负载电路图搭建阻感负载电压输入与输出波形阻感负载输出电流id阻感负载输出电压ud阻感负载交变时的电流i2阻感负载交变时的电压u2阻感负载VT1的电压波形（3）电感性负载+续流二极管（R=1欧姆，L=0.05H,α=60°，U2=220V,）电感性负载+续流二极管接线图输入和输出电压波形负载电流负载电压二次侧电流晶闸管两端电压3.单相桥式半空整流电路（1）电阻负载（R=1欧姆，α=60°，U2=220V,）接线图二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管电压，二极管电压，二极管电流波形图（2）阻感负载（R=1欧姆，L=0.05H，α=60°，U2=220V,）接线图二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管电压，二极管电压，二极管电流波形图（3）阻感负载+续流二极管（R=1欧姆，L=0.05H，α=60°，U2=220V,）接线图二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管VT1电压，二极管VD4电压，二极管VD4电流波形图4.三相半波可控整流电路电阻负载接线图（0°）三相输入电压输出电流和电压晶闸管1的电流电压输出波形（电阻0°）三相输入电压输出电流和电压晶闸管1的电流电压输出波形（电阻30°）阻感负载接线图（30°）三相输入电压输出电流和电压晶闸管1的电流电压输出波形（阻感30°）阻感负载+续流二极管接线图（30°）5．三相全控整流电路电阻负载接线图（30°导通角）三相输入输出电压对比，晶闸管1电压，输出电流电压图形（30°）阻感负载接线图（30°导通角）三相输入输出电压对比，晶闸管1电压，输出电流电压图形（30°）阻感负载+续流二极管接线图（30°导通角）6 降压BUCK电路降压斩波电路（电流连续）接线图BUCK变换器电感电流连续时仿真波形BUCK变换器电感电流断续时仿真波形7 升压Boost电路升压Boost变换器仿真接线图升压Boost变换器连续工作升压Boost变换器断续工作8 单相全桥方波逆变电路单相全桥方波电阻负载逆变电路接线图电阻负载逆变器直流侧电流，输出交流电压电流方波波形单相全桥方波阻感负载逆变电路接线图阻感负载逆变器直流侧电流，输出交流电压电流方波波形9 三相方波逆变电路三相方波逆变电路接线图三相方波逆变电路仿真波形（感性无功=100Var）10单极性的PWM方式下的单相全桥逆变电路在下：输出电压，电流和直流侧电流波形。
电力电子仿真仿真实验报告
目录实验一：常用电力电子器件特性测试 (3)（一）实验目的： (3)掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； (3)掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
(3)（二）实验原理 (3)（三）实验内容 (3)（四）实验过程与结果分析 (3)1．仿真系统 (3)2．仿真参数 (4)3．仿真波形与分析 (4)4．结论 (10)实验二：可控整流电路 (11)（一）实验目的 (11)（二）实验原理 (11)（三）实验内容 (11)（四）实验过程与结果分析 (12)1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例 (12)2．仿真参数 (12)3．仿真波形与分析 (14)实验三：交流-交流变换电路 (19)（一）实验目的 (19)（三）实验过程与结果分析 (19)1）晶闸管单相交流调压电路 (19)实验四：逆变电路 (26)（一）实验目的 (26)（二）实验内容 (26)实验五：单相有源功率校正电路 (38)（一）实验目的 (38)（二）实验内容 (38)个性化作业： (40)（一）实验目的： (40)（二）实验原理： (40)（三）实验内容 (40)（四）结果分析： (44)（五）实验总结： (45)实验一：常用电力电子器件特性测试（一）实验目的：掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
（二）实验原理将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。
（三）实验内容•在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。
•改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。
（四）实验过程与结果分析1．仿真系统以GTO为例，搭建仿真系统如下：2．仿真参数设置直流电压为2V，GTO通态压降为1.6V，负载阻抗为1Ω，脉冲产生器占空比为0.5。
电力电子技术仿真实验
1.内部电阻，主要导通时起作用 2. 内 部 电 感 ， Ron 与 Lon 不 能 同 时为0。大多数应用Lon设为0 3.器件图中Vf ：模拟导通压降 4.电流下降时间（从最大值下降 到10%时的时间） 5.电流拖尾时间（电流从最大值 的10%下降到0的时间） 6.初始电流，通常选0 7.缓冲电路电阻 8.缓冲电路电感
➢ Matlab介绍
Matlab是一种直译式的高级语言，不需 要编译，较其他程序设计语言易学，它的学 习难点在于它有大量函数，这些Matlab函数 仅基本部分就有700多个，其中常用的就有 200~300个，掌握和记忆比较困难。
➢ Matlab介绍
Matlab的功能非常强大，可用于工业研 究与开发，线性代数、数值分析和科学计算 方面的教学与研究，电子学、控制理论和物 理学等工程和科学学科方面的教学与研究， 以及经济学、化学和生物学等计算问题的教 学与研究。
➢ Simulink常用子模块
可编程控制器
1.输出信号改变输出值的时间， 时 间 长 度 应 与 Amplitude 长 度 一致 2.输出信号的值
➢ Simulink操作
④ 设置仿真参数，进行仿真： 双击模块即可以设置相关参数，在模型窗口选 取菜单Simulation:Start,仿真开始，至设置的仿 真终止时间，仿真结束。仿真过程中要终止仿 真可以选择Stop。也可点击窗口中的 开始或 停止。
⑤ 输出仿真结果
➢ Simulink基本操作
➢ Simulink基本操作
3.模块的连接： 将光标箭头指向模块的输出端，变成“+”之后按鼠 标左键，拖拽“+”到另一个模块的输入端后松开鼠 标左头指示了信号的流向
➢ Simulink基本操作
4.模块参数设置：
电力电子技术实验报告--直流斩波电路的仿真
实验报告（理工类）
通过本实验，加深对直流斩波电路工作原理的理解，并学习采用仿真软件来研究电力电子技术及相关控制方法。
二、实验原理
V L/R
¥GVD u 。
图2.1直流降压电路原理图
直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其原理电路如图2.1所示。
U 。
=
&E=『E=aE （2-1） 4>n+^off /
式（2-1）中，T 为V 开关周期，%为导通时间，为占空比。
在本实验中，采用保持开关周期T 不变，调节开关导通时间&I 的脉冲宽度调制方式来实验对输出电压的控制。
仿真的模型线路如下图所示。
开课学院及实验室:
实验时间：年月日 一、实验目的
图2.2降压斩波电路仿真模型
在模型中采用了IGBT,IGBT的驱动信号由脉冲发生器产生，设定脉冲发生器的脉冲周期和脉冲宽度可以调节脉冲占空比。
模型中连接多个示波器，用于观察线路中各部分电压和电流波形，并通过傅立叶分析来检测输出电压的直流分量和谐波。
三、实验设备、仪器及材料
PC机一台、MATLAB软件
四、实验步骤（按照实际操作过程）
1.打开MATLAB,点击上方的SimUlink图标,进入SimUIinkLibraryBroWSer模式O
2.新建model文件，从SimulinkLibraryBrowser选择元器件，分别从sinks和SimPowerSystems 中选择，powergui单元直接搜索选取
3.根据电路电路模型正确连线
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
六、实验结果分析及问题讨论。
电力电子技术 仿真实验 实验一 单相桥式全控整流电路
《电力电子技术》仿真实验实验一单相桥式全控整流电路说明：1、为选修《电力电子技术》的工科本科生编写的实验指导书；2、课前安排了一节Matlab、Simulink入门课，让同学们仿真了单相桥式不可控整流电路；3、本指导书适用于新版本Matlab。
实验一单相桥式全控整流电路一、实验目的1、掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；2、掌握单相桥式全控整流电路的仿真方法；3、了解不同类型负载输出波形的差异。
二、实验环境及器件仿真软件：Simulink所用器件如下表1所示（以Matlab2019b版本为例）。
表1 实验器件三、实验原理（a ）电阻负载（b ）阻感负载图1 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路是常用的单相整流电路之一，主电路由两对桥臂构成，晶闸管VT 1和VT 4组成一对桥臂，VT 2和VT 3组成另一对桥臂。
认为输入电压u2正半周时上端电压为正。
1、电阻负载如图1（a ）所示，以一个电流周期为例，在正半周时某一时刻t ，触发VT 1和VT 4可导通流过电流，若交流电周期为T ，则VT 1和VT 4在T/2时刻，电压过零变负时关断。
在T/2+t 时刻触发VT 2和VT 3可以导通，VT 2和VT 3在T 时刻电压过零变正时关断。
整流电压的平均值为：2211cos sin d()0.92d U t t U πααωωπ+==⎰ 其中α为时刻t 对应的电角度，U 2为输入交流电的电压幅值，α的变化范围为0~180°。
2、电感电阻负载如图1（b ）所示，VT 1和VT 4导通后，电压过零变负时，由于电感的作用，仍有电流流过VT 1和VT 4，VT 1和VT 4不会关断，直到在T/2+t 时刻触发VT 2和VT 3导通，反向电压使VT 1和VT 4关断。
同理，VT 2和VT 3导通后，电压过零变正时不会关断，直到VT 1和VT 4导通时承受反向电压关断。
整流电压的平均值为：d 221sin d()0.9cos U t t U παωωαπ+==⎰其中α为时刻t 对应的电角度，U 2为输入交流电的电压幅值，L 极大时，α的变化范围为0~90°。
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的：(1) 单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路的工作原理电路设计与仿真。
（4）了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路（电阻性负载）如图1.1所示，单向半波可控制整流电路原理图，晶闸管作为开关，变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理：（1）在电源电压正半波(0~π区间)，晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
（3）在电源电压负半波(π~2π区间)，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。
（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后，可得仿真电路。
如图所示：2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中，波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析：与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流平均值减小；大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。
电力电子仿真实验心得
电力电子仿真实验心得在学习电力电子技术这门课程的过程中，进行电力电子仿真实验是一个非常重要的环节。
通过这些实验，我不仅对书本上的理论知识有了更深入的理解，还提高了自己的动手能力和解决实际问题的能力。
在开始实验之前，我对电力电子技术的认识仅仅停留在书本上的公式和电路图。
然而，当我真正面对仿真软件，开始搭建电路、设置参数、进行仿真分析时，我才发现这其中的学问远远超出了我的想象。
我们使用的仿真软件功能强大，但也需要一定的时间去熟悉和掌握。
一开始，面对复杂的操作界面和众多的参数选项，我感到有些无从下手。
但是，通过仔细阅读软件的使用手册和教程，以及向老师和同学请教，我逐渐掌握了基本的操作方法。
在进行第一个实验——单相桥式可控整流电路的仿真时，我按照书本上的电路图在软件中进行搭建，设置了触发角等参数，然后满怀期待地点击了运行按钮。
然而，结果却并不如我所愿，输出的电压波形与理论值相差甚远。
这让我感到非常困惑，我开始仔细检查电路的连接是否正确，参数的设置是否合理。
经过一番排查，我发现是触发角的设置出现了错误。
修改之后，再次运行仿真，终于得到了理想的结果。
那一刻，我心中充满了成就感，也深刻体会到了细节的重要性。
在后续的实验中，我又遇到了各种各样的问题。
比如，在三相桥式全控整流电路的仿真中，由于没有考虑到负载的性质对电路工作状态的影响，导致输出的电流波形出现了严重的畸变。
通过对负载性质的分析和重新设置参数，问题得到了解决。
还有在直流斩波电路的仿真中，由于对开关器件的导通和关断时间控制不当，使得输出电压的纹波系数过大。
通过调整开关频率和占空比，最终得到了满意的结果。
通过这些实验，我深刻认识到了理论与实际的差距。
在书本上，我们学到的是理想情况下的电路分析和计算方法，但在实际的仿真实验中，需要考虑到各种因素的影响，如器件的特性、线路的寄生参数、控制信号的精度等等。
只有将理论知识与实际情况相结合，才能真正掌握电力电子技术。
电力电子技术仿真实验报告
电力电子技术仿真实验实验一三相桥式全控整流电路一：实验目的（1）加深理解三相桥式全控整流电路的工作原理（2）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形（3）掌握三相桥式全控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数二：实验原理完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器，6个桥式连接的晶闸管，负载，触发器和同步环节组成，6个晶闸管依次相隔60度触发，将电源交流电整流为直流电。
三：三相桥式全控整流电路仿真模型a.纯电阻负载电路1.设置仿真参数交流电压源的参数设置三相电源的相位互差120度，交流峰值相电压为100*sqrt(2)V,频率为60Hz 负载的参数设置R=45Ω，L=0H移相控制角值"alpha_deg"分别设为设为30，60, 120度2.仿真波形a: alpha_deg=30纯电阻负载两端的电压Vd1,Vd2晶闸管VT1的电压Uvt1每一相的相电流（iA,iB,iC）完整的波形注：iD为整流后的电流波形，Vd为整流后的电压波形b: alpha_deg=60纯电阻负载两端的电压Vd1,Vd2晶闸管VT1的电压Uvt1每一相的相电流（iA,iB,iC）完整波形c: alpha_deg=120纯电阻负载两端的电压Vd1,Vd2 晶闸管VT1的电压Uvt1每一相的相电流（iA,iB,iC）完整波形b.阻感负载电路1.设置仿真参数交流电压源的参数设置三相电源的相位互差120度，交流峰值相电压为100*sqrt(2)V,频率为60Hz 负载的参数设置R=45Ω，L=1H移相控制角值"alpha_deg"分别设为设为30，60, 90度2.仿真波形a: alpha_deg=30阻感负载两端的电压Vd1,Vd2晶闸管VT1的电压Uvt1每一相的相电流（iA,iB,iC）完整波形b: alpha_deg=60阻感负载两端的电压Vd1,Vd2 晶闸管VT1的电压Uvt1每一相的相电流完整波形c: alpha_deg=90阻感负载两端的电压Vd1,Vd2 晶闸管Vt1的电压Uvt1每一相的相电流完整波形四．功率因数的测定a.测量原理b.仿真模型c．仿真数据（1）感性负载alpha=0 alpha=30alpha=60 alpha=90 (2) 纯电阻负载alpha=0 alpha=30 alpha=90 alpha=60实验二单相正弦波脉宽调制逆变电路实验一．实验目的（1）了解电压型单相全桥逆变电路的工作原理（2）了解正弦波脉宽调制调频，调压的原理（3）研究单相全桥逆变电路控制触发的要求二．实验原理1.正弦波脉宽调制（SPWM）控制的基本原理(1)SPWM的概念工程实际中应用最多的是正弦PwM法(简称sPwM)，它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波，每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替，于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效。
大学科目电力电子技术四组仿真实验
仿真实验1直流降压斩波电路1 .实验目的完成如下降压斩波电路的计算，然后通过仿真实验检验设计结果，并在此基 础上，研究降压斩波电路的工作特点。
设计题图Ll 所示的BUCk 变换器。
电源电压Vs=220V,额定负载电流11A, 最小负载电流1∙1A,开关频率20KHz 。
要求输出电压Vo=II0V ；要求最小负载 时电感电流不断流，且输出电压纹波小于1%。
计算输出滤波电感L 和电容C 的 最小取值。
（与第3章习题（1）中计算题2相同）图1.12 .实验步骤1）打开文件“EXPl_buck.mdl”，自动进入SimUlink 仿真界面，在编辑器窗口中 显示如图1.2所示的降压斩波电路的模型。
Buck DC DC Chopper图1.2降压斩波电路的模型2）根据上述题目中给出的电路参数及计算得出的滤波电感L 和电容C 的值配置 图1.2电路模型中各元件的参数：电源：U=220V脉冲发生器（PUlSe ）：周期（period,s ） =50e-6 ；占空比（dutycycle,%） =50 电感 L:电感量（inductance,H ） = 1.25e-3L Z o=Ll-IlA : --------- F o =IlOVU - 220 VΛTI 147~220VFWDiode w≡pulse≡l scope电容C:电容量(capacitance,F) =1.25e-5电阻R：电阻值(resistance,ohms) =10记录此条件下的波形，在波形图上估算此时输出电压的纹波系数。
更改电阻参数，使负载电流为1.1A,记录此时的波形，并说明电感电流的特点。
在实验基础上，说明电感L和电容C取值的正确性。
3)观察占空比变化对输出电压的影响。
将电阻值恢复为10。
更改脉冲发生器中的周期参数，在占空比为20%, 40%, 60%, 80%时，观察波形，估计输出电压的值，并计算在不同占空比下的输出\ 输入电压比，说明占空比与变压比的关系。
电力电子仿真实验
晶闸管 SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor
6 脉冲触发器 SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks/Synchronized 6-Pulse Generator 设定为 50Hz，双脉冲
-30.04 angle
198.2 I1
实验 2、晶闸管三相全控桥式整流仿真实验
（大电感负载）
指令
同步脉冲 发生器
ug1... ug6
电压相位
VT1 VT3 VT3
相序检测 ia a
id
L
b
ua ub
c
VT4
~ ~ ~ uc
VT6
VT2
220V
ud R1 R2
晶闸管三相可控整流仿真实验2原理电路框图
常数 Simulink/Sources/Constant 增益 Simulink/Math Operations/Gain 乘除运算 Simulink/Math/Divide 显示 Simulink/sinks/Display 电压检测 SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement 电流检测 SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement 2、 带纯电阻负载，设定触发角为 30 度：起动时基本负载 20 欧，0.2 秒后并联一个 2 欧姆电阻。
设定为 50Hz 位移功率因数计算 Simulink/User-Difined Functions/Fcn
将度转换为弧度后计算余弦 常数 Simulink/Sources/Constant 增益 Simulink/Math Operations/Gain 乘除运算 Simulink/Math/Divide 显示 Simulink/sinks/Display 电压检测 SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement 电流检测 SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement 2、 带阻感负载，电感 0.1H, 设定触发角为 30 度：起动时基本负载 20 欧，0.3 秒后并联一个 2 欧姆电阻。
《电力电子技术仿真实验》指导书
【电力电子技术实验】指导书合肥师范学院电子信息工程学院实验一电力电子器件仿真过程：进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。
进入所需的仿真环境，如图1.1所示。
点击File/New/Model新建一个仿真平台。
点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。
图1.1实验一的具体过程：第一步：翻开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
元件名称提取路径触发脉冲Simulink/Sources/Pulse Generator电源Sim Power Systems/Electrical Sources/ DC Voltage Source接地端子Simulink/Sinks/Scope示波器Sim Power Systems/Elements/Ground信号分解器Simulink/Signal Routing/Demux电压表Sim Power Systems/Measurements/ Voltage Measurement电流表Sim Power Systems/Measurements/Current Measurement负载RLC Sim Power Systems/Elements/ Series RLC BranchGTO器件Sim Power Systems/Power Electronics/Gto 提取出来的器件模型如图1.2所示：图1.2第二步，元件的复制跟粘贴。
有时候相同的模块在仿真中需要屡次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。
还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+〞好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1〞，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。
电力电子仿真实验
《电力电子技术》仿真实验报告姓名: 学号：班级:专业: 电气工程及其自动化成绩:任课教师:实验一单相桥式全控整流仿真实验一．实验目的1．通过Matlab软件对单相桥式整流电路中阻性负载电路在不同的触发角情况下的工作特性进行分析。
2．掌握单相桥式全控整流电路原理以及阻性负载的工作特性；能够对仿真结果进行电路分析。
二．实验设备1．计算机一台；2．MATLAB软件三．实验内容1.单相桥式整流电路基本原理(1)晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周期承受电压u2，得到触发脉冲导通，当u2过零时关断；(2)VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周期承受电压-u2，得到触发脉冲导通，当u2过零点时关断。
2.仿真模型介绍模型参数设置交流电源参数脉冲信号发生器参数Pulse Generator的参数Pulse Generator1的参数示波器参数示波器五个通道信号依次是：通道晶闸管电流I a,晶闸管电压U a,电源电流i2,通过负载电流I d，负载两端的电压U d；电阻R=1Ω。
3.仿真波形分析触发角α=0。
时仿真波形触发角α=30。
时仿真波形触发角α=60。
时仿真波形触发角α=90。
时仿真波形在电源电压正半波（0~π）区间，晶闸管承受正向电压，脉冲UG在ωt=α处触发晶闸管VT1和VT4，晶闸管VT1和VT4开始导通，形成负载电流i d负载上有输出电压和电流。
在ωt=π时刻，U2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
在电源电压负半波（π~2π）区间，晶闸管TV1和VT4承受反向电压而处于关断状态，晶闸管VT2和VT3承受正向电压，脉冲UG在ωt=α处触发，晶闸管VT2,VT3开始导通，形成负载电流i d,负载上有输出电压和电流。
四．思考题（思考题，可根据思考程度，自行添加。
红字部分，自行删除）1.增大触发角，对输出电压平均值有什么影响？Ud=0.9U2（（1+cosα）/2）当α=0时，Ud=0.9U2当α=180时，Ud=0所以触发角越大，输出平均电压越小。
电力电子仿真实验报告
仿真实验
仿真实验一:三相桥式全控整流电路实验内容：带电阻电感性负载的仿真
负载参数：R=45ΩL=1H C=inf
仿真模型图如下：
图a三相桥式全控整流电路仿真模型图.
三相全控整流电路负载端电压和三相电源电压波形图如下：
仿真实验二:单相交流调压负载参数：R=450ΩL=0.1H C=inf
仿真模型如下图：
图b.单相交流调压仿真模型
单相交流调压仿真波形如下：
a.控制角A=0°
b.控制角A=60°
仿真实验三:直流降压斩波变换电路仿真实验负载参数：R=1ΩL=1mH C=10−12F
仿真模型图如下：
图c直流降压斩波变换电路仿真模型
a.脉冲宽度为50﹪
b.脉冲宽度为80﹪
仿真实验四：单相正弦波脉宽调制（SPWM）
负载参数：R=45ΩL1=2×10−3H C1=10−6F L2=30×10−3H C2=320×10−6F 单相整流逆变电路仿真模型：
图d单相整流逆变电路仿真模型
单相正弦波脉宽调制逆变电路仿真波形如下：
a.PWM输出频率为50Hz
b. PWM输出频率为100Hz。
电力电子技术仿真实训指导
电力电子技术仿真实训指导电力电子技术是当今电气工程领域的重要分支，其在能源转换与传输、电力系统稳定性和质量、电力设备控制等方面具有广泛的应用。
为了更好地培养电力电子技术领域的专业人才，仿真实训成为一种重要的教学手段。
本文将围绕电力电子技术的仿真实训，提供一些指导与建议。
一、仿真实训的重要性电力电子技术的仿真实训是一种基于计算机软件平台进行的虚拟实验教学方法，通过模拟真实的电力电子系统和工作环境，让学生能够进行电力电子器件的设计、分析和控制。
仿真实训具有以下几个重要的优势：1.安全可靠：仿真实训可以避免实验中可能出现的电气和机械故障，确保学生的人身安全。
2.时间和空间的自由：仿真实训可以在任何时间和地点进行，不受实验室设备和场地的限制。
3.真实场景还原：仿真软件可以准确地模拟电力电子系统的运行情况，实现对真实场景的还原。
4.调试和分析便捷：仿真实训软件提供了强大的数据记录和分析功能，方便学生对实验结果进行调试和分析。
二、仿真实训的内容与方法在电力电子技术仿真实训中，可以采用多种不同的方法和软件平台，以满足不同的教学需求。
以下是一些常见的内容与方法：1.模块化实验：将电力电子技术的不同方面划分为独立的模块，学生可以根据实际情况选择不同的模块进行实验。
2.系统仿真：通过建立电力电子系统的仿真模型，学生可以对系统的运行过程进行全面的仿真和分析。
3.多媒体教学：结合多媒体技术，将理论知识、实验原理和实验结果以图文并茂的形式呈现给学生，增强学习效果。
4.个性化实训：根据学生的不同需求和兴趣，提供个性化的实训内容和问题，鼓励学生进行自主探究和创新。
三、仿真实训的指导与建议为了使电力电子技术的仿真实训达到更好的效果，以下是一些建议和指导：1.确定实训目标：在进行仿真实训之前，明确实训的目标和要求，确保学生了解实训的目的和意义。
2.设计合理实训方案：根据学生的学习能力和实际情况，设计合理的实训方案，将仿真实训与理论知识相结合，形成闭环。
电力电子技术仿真实训
电力电子技术仿真实训2009年仿真实训1——桥式整流电路仿真研究 (2)仿真实训2——直流降压变换器仿真研究 (10)仿真实训3——单相逆变器仿真研究 (14)仿真实训4——单相交流调压器仿真研究 (17)仿真实训1——桥式整流电路仿真研究一、准备工作1、预习Matlab/simulink 仿真软件；2、预习整流电路的几种形式和原理，重点预习单相桥式全控整流电路。
有能力的同学也可以预习其他各种形式的整流电路。
二、操作方法1、带电阻性负载的仿真实验启动MATLAB7.0（或6.5）, 进入SIMULINK后建新文档，绘制单相全波可控整流器结构模型图，如图1所示。
双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
图1带电阻负载单相桥式全控整流电路模型（1）晶闸管元件参数设置双击晶闸管模块，本例元件参数对话框如图2所示。
a）晶闸管元件内电阻R on，单位为Ω。
b）晶闸管元件内电阻L on，单位为H。
注意，电感不能设置为0。
图2 可关断晶闸管元件的参数设置对话框c）晶闸管元件的正向管压降V f，单位为V。
d）电流下降到10％的时间t f，单位为秒（s）。
e）电流拖尾时间T q，单位为秒（s）。
f）初始电流I C，单位为A，与晶闸管元件初始电流的设置相同。
通常将I C 设置为0。
g）缓冲电阻R s，单位为Ω，为了在模型中消除缓冲电路，可将缓冲电阻R s 设置为inf。
h）缓冲电容C s，单位为F，为了在模型中消除缓冲电路，可将缓冲电容C s 设置为0。
为了得到纯电阻R s，可将电容C s参数设置为inf。
（2）单个电阻、电容、电感元件的参数设置。
双击RLC模块，整个电阻、电容、电感元件的参数设置对话框如图3所示。
本例中设置电阻R＝10Ω，电感L＝0H，电容C为inf。
串联RLC分支与并联RLC 分支的设置方法见表1。
图3 单个电阻、电容、电感元件的参数设置对话框表1 单个电阻、电容、电感元件的参数（3）固定时间间隔的脉冲发生器参数设置双击脉冲发生器模块（pulse），固定时间间隔的脉冲发生器参数设置对话框如图4所示。
电力电子技术实验-仿真部分-实验要求
电力电子技术实验-仿真部分-实验要求
实验条件（仿真环境）：推荐用Matlab-Simulink；也可以用PSpice；
实验一：单相/三相桥式全控整流电路（二选一）
负载形式自定；
要求：1）建立Matlab-Simulink模型文件；
2）改变移相控制角，记录运行仿真后的输出结果，包括：输出电压/电流、晶闸管端电压/电流、变压器二次侧电流、谐波和功率因数分析；
实验二：单相/三相电压型逆变电路（二选一）
负载形式自定；
要求：1）建立Matlab-Simulink模型文件；
2）改变幅值调制比或频率调制比，记录运行仿真后的输出结果，包括：输出电压/电流、谐波分析；
实验三：基本斩波电路（降压、升压、升降压）（三选一）
负载形式自定；
要求：1）建立Matlab-Simulink模型文件；
2）改变占空比，记录运行仿真后的输出结果，包括：输出电压/电流、谐波分析；
提交实验报告要求：
每人一份，提交电子版至学习委员；学习委员汇总后发至８８０３４７９＠ｑｑ．ｃｏｍ。
文件夹命名格式：学号+姓名；
文件夹内容：1）Matlab-Simulink模型文件3个，命名格式为：dldzfz_1,dldzfz_2,dldzfz_3；
2）实验报告，以模板为准，命名格式为：学号+姓名。
电力电子仿真实验心得
电力电子仿真实验心得在学习电力电子技术这门课程的过程中，进行电力电子仿真实验是一个非常重要的环节。
通过这些实验，我不仅对理论知识有了更深入的理解，还提高了自己的实践能力和解决问题的思维方式。
电力电子技术是一门涉及电力变换、控制和应用的学科，其应用广泛，涵盖了从工业生产到日常生活的众多领域。
而仿真实验则为我们提供了一个在虚拟环境中模拟真实电路运行的机会，让我们能够在不实际搭建硬件电路的情况下，观察和分析电路的各种特性。
在进行仿真实验之前，我们首先需要熟悉相关的仿真软件。
我所使用的是 MATLAB/Simulink 软件，它具有强大的功能和丰富的模块库，为我们的实验提供了便利。
在刚开始接触这个软件时，面对复杂的界面和众多的功能按钮，我感到有些迷茫和无从下手。
但是，通过仔细阅读软件的帮助文档和观看相关的教学视频，我逐渐掌握了基本的操作方法，能够顺利地搭建简单的电路模型。
在进行第一个仿真实验——单相桥式可控整流电路时，我按照教材上的电路原理图，在 Simulink 中选择相应的模块，连接成电路。
设置好电路参数和控制信号后，我怀着期待的心情点击了运行按钮。
然而，结果却并不如我所愿，输出的电压波形与理论值相差甚远。
我开始仔细检查电路的连接是否正确，参数设置是否合理。
经过一番排查，我发现是由于我在设置触发角时出现了错误。
修改之后，再次运行，终于得到了理想的结果。
通过这个过程，我深刻地体会到了细节的重要性，任何一个小的错误都可能导致实验结果的偏差。
在后续的实验中，我又陆续完成了三相桥式可控整流电路、逆变电路、直流斩波电路等。
每一个实验都有其独特的特点和难点，让我在不断的挑战中成长。
在三相桥式可控整流电路的实验中，由于电路的复杂性增加，需要考虑的因素也更多。
例如，三相电源的相位关系、触发脉冲的时序等。
在搭建电路的过程中，我需要更加仔细地规划模块的布局，以保证电路的清晰和易读。
同时，对于参数的设置也需要更加精确，否则很容易出现过流、过压等问题。
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➢ Simulink常用子模块
二极管是一个不可控的单向导通二端期间， 其导通和关断完全由外电路决定，即承受正 向电压（Vak＞0）时开始导通，流过电流为 0时关断。器件模型内部结构与伏安特性如下：
➢ Simulink常用子模块
其参数设置与 IGBT类似，其仿 真中不考虑导通 时的泄漏电流和 反向恢复特性
➢ Simulink基本操作
3.模块的连接： 将光标箭头指向模块的输出端，变成“+”之后按鼠 标左键，拖拽“+”到另一个模块的输入端后松开鼠 标左键，在模块的输出端和输入端之间就实现了带 箭头的连线，并且箭头指示了信号的流向
➢ Simulink基本操作
4.模块参数设置：
➢ Simulink常用子模块
1.模块的提取： Simulink对系统进行仿真，第一步就是将所需模块从 模型库中提取出来，并放到Simulink的仿真平台上去， 方法如下： 鼠标单击选择模块，右键选择“Add to 文件名” 鼠标左键将模块拖拽到Simulink平台，之后松开鼠标
➢ Simulink基本操作
2.模块的转向： 为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端，功能 模块有时需要旋转。在Format菜单选择Rotate中 Clockwise(Ctrl+R)顺时针旋转90° Counterclockwise(Ctrl+Shift+R)逆时针旋转90°
➢ Simulink常用子模块
IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种全 控器件，门极为电压信号（仿真时不区分电 压控制性和电流控制型），是目前市场应用 的主流半导体器件。模型内部与伏安特性如 下：
➢ Simulink常用子模块
其中c为集电极，e为发射极，g为栅极也叫门极。 当集射极间电压为正并大于Vf（Vce＞Vf）且门极 信号Vg大于零时，器件导通。实际应用中一般要求 Vg为10-15V。 当集射极间电压小于Vf（Vce＜Vf）且门极信号Vg 等于零时，器件关断。实际应用中Vg为一个稳定的 负值（如-10V）使得IGBT关断。
1.输入信号源模块库（Sources） 该模块库包含了可向仿真模型提供信号的模块，它 没有输入口，但至少有一个输出口。
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
2. 接收模块库（Sinks）——显示输出
➢ Simulink常用子模块
➢ Matlab介绍
Matlab是一种直译式的高级语言，不需 要编译，较其他程序设计语言易学，它的学 习难点在于它有大量函数，这些Matlab函数 仅基本部分就有700多个，其中常用的就有 200~300个，掌握和记忆比较困难。
➢ Matlab介绍
Matlab的功能非常强大，可用于工业研 究与开发，线性代数、数值分析和科学计算 方面的教学与研究，电子学、控制理论和物 理学等工程和科学学科方面的教学与研究， 以及经济学、化学和生物学等计算问题的教 学与研究。
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
3.连续系统模块库（Continuous） 该模块库包含描述线性函数的模块。
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
4.数学运算模块库（Math Operations） 该模块库包含描述线性函数的模块。
1.内部电阻，主要导通时起作用 2. 内 部 电 感 ， Ron 与 Lon 不 能 同 时为0。大多数应用Lon设为0 3.器件图中Vf ：模拟导通压降 4.电流下降时间（从最大值下降 到10%时的时间） 5.电流拖尾时间（电流从最大值 的10%下降到0的时间） 6.初始电流，通常选0 7.缓冲电路电阻 8.缓冲电路电感
SHENYANG
UNIVERSITY
OF
TECHNOLOGY
电力电子技术仿真实验
➢ 仿真实验的目的和意义
进一步加深对《电力电子技术》课程的 理解。学会用仿真来替代实际系统的试验， 在计算机上研究和设计系统，这不仅省时、 省力、降低成本、缩短开发周期，而且可以 获得更丰富、详细的数据资料。
➢ 仿真实验的要求
➢ Simulink常用子模块
5.信号路线模块库（Signal Routing）
➢ Simulink常用子模块 6.电力系统模块库（Sim Power Systems） 该模块库包含电器网络中常见的元器件和设备。
➢ Simulink常用子模块
Sim Power Systems中的电力电子器件 包含常用的电力电子元器件和电气电子组件 如：二极管Diode、MOSFET、IGBT、GTO、 不控整流桥、两电平通用桥式电路、三电平 桥式电路等。
➢ Simulink常用子模块
可编程控制器
1.输出信号改变输出值的时间， 时 间 长 度 应 与 Amplitude 长 度 一致 2.输出信号的值
利用Matlab/Simulink软件对电力 电子变流技术（AC-DC、DC-AC、 DC-DC、AC-AC）电路进行建模与仿 真研究。
➢ Matlab介绍
Matlab是由美国的Clever Moler博士于 1980年开发的。设计者的初衷是为了解决 《线性代数》课程中的矩阵运算问题，故取 名Matlab，即Matrix Laboratory（矩阵实验 室）的意思。
① 启动Simulink：单机MATLAB Command窗口 工具条上的 Simulink图标或者 在MATLAB命令窗口输入 Simulink，即弹出窗口界面。
② 打开空白模型窗口：File:New→Model ③ 建立Simulink仿真模型：在常用子模块中选取
所需要的模块，并调 整位置以及连线。
➢ Simulink常用子模块
7.控制模块库 PWM发生器
PWM Gennerator是一个多功能模块，可以 为GTO、IGBT等自关断器件提供门极驱动 PWM新号，其PWM产生机制是正弦脉宽 调制，即SPWM。
➢ Simulink常用子模块
1.选择不同的发生器模式 2.SPWM三角载波频率 3.是否选用内部调制信号 4. 调 制 度 ， 即 调 制 波 基 波 的 最大值 5.调制波基波频率 6.调制波基波相位
Scope_示波器
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块Βιβλιοθήκη ➢ Simulink常用子模块
➢ Simulink常用子模块
此外，在scope模块中的坐标系中单 击鼠标右键，选择弹出菜单中坐标系属性 设置命令，将弹出图5所示的坐标系属性 设置对话框。用户可以对scope模块的坐 标系标题与显示信号范围进行合适的设置 ，以满足仿真输出结果显示的重要。
➢ Simulink操作
④ 设置仿真参数，进行仿真： 双击模块即可以设置相关参数，在模型窗口选 取菜单Simulation:Start,仿真开始，至设置的仿 真终止时间，仿真结束。仿真过程中要终止仿 真可以选择Stop。也可点击窗口中的 开始或 停止。
⑤ 输出仿真结果
➢ Simulink基本操作
➢ Simulink介绍
Simulink是基于框图的仿真平台，它挂接 在Matlab环境下，以直观的模块框图进行仿 真和计算。在Simulink中提供了各种仿真工 具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块 库（Simulink Library Browser），为系统的 仿真提供了极大便利。
➢ Simulink操作