3_电力电子与MATLAB应用技术

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•3. 电力二极管元件的仿真举例 •单相半波整流器
•பைடு நூலகம்
•3.1.2晶闸管 •1.晶闸管工作原理 •
•2．晶闸管伏安特性
阳极、阴极、门极分别表示为A、K
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•3．晶闸管在MATLAB中的实现
•由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成。 •开关受逻辑信号控制，该逻辑信号由电压Vak、电流Iak和门极触发信号g决定。
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•仿真算法选择ode23s算法,仿真时间为0－ 0.05 秒，其他参数为 默认值。在负载选择R＝1欧、L＝1mH，反电动势V＝－5V时进行 仿真。
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•3.3基于PWM技术逆变器及其仿真 •3.3.1 PWM技术逆变器原理
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•3.3.2基于PWM技术逆变器仿真
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1.PWM发生器 •MATLAB在SimPowerSystems工具箱的Extras库中Control Blocks子库下的PWM发生器（PWM Generator ）
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•（2）逆变器模型 •逆变器模型采用通用桥臂构成
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•（3）电源模型 •由于逆变器模型为双极性方式，输入典型选择正负两相直流电压源 ，实现过程将两个直流电压源串联连接，中间接地。二者都设定为20 伏。 • （4）其他模型 • 在模型窗口中增加输入与输出型中性接地模块各一只；逆变器负载选择 LRC串联分支，参数为R＝1欧，L＝2mH，C＝inf；以及输入、输出接地模 块和相关的测量和输出模块。
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•通用桥臂模块参数设置
• Number of bridge arms：
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桥臂数量，可以选择1、2、3相桥臂，构成不同形式的整流器。
• Port configuration：端口形式设。
• Snubber resistance Rs(ohms):缓冲电阻Rs。
• Snubber capacitance Cs(F):缓冲电容Cs。
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•4.晶闸管单相交流调压电路的仿真结果 •仿真算法选择为ode23tb算法，仿真时间设置为0-0.03s，开始仿真。给出 了移相控制角等于60°和120°时带电阻负载和电感负载时，负载上的电流 、电压波形以及触发脉冲波形。
•控制角为60°时的电阻性负载电流、电压和脉冲波形 •控制角120°时的电阻性负载电流、电压和脉冲波形 •
• AB, BC, CA：三相电源的三相线电压输入即Vab, Vbc, and V
• Block：触发器控制端，输入为“0”时开放触发器，
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输入大于零时封锁触发器；
• Pulses：6脉冲输出信号。
• alpha_deg为30度时双6脉冲同步触发器的输入输出信号
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•6脉冲同步触发器参数设置
• Frequency of synchronization voltages(Hz)：同步电压频率（赫兹）； • Pulse width(degrees) ：触发脉冲宽度（角度）； • Double pulsing：双脉冲触发选择。
•3.4直流斩波器及应用仿真 •直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路，升降压斩波电路。 •1.降压斩波电路的模型及工作原理
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•2.降压式（Buck）变换器的建模和仿真
•Signal（s）：当选择为调制信号内部产生模式时， 无需连接此端子；当选择为调制信号外部产生模式
时，此端子需要连接用户定义的调制信号。 •Pulses：根据选择主电路桥臂形式，定制产生2，4 ，6，12路PWM脉冲。
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•PWM发生器参数设置
• Generator Mode： 分别选择为1-arm bridge（2 pulses）、2-arm bridge（4 pulses）、3-arm bridge （6 pulses）、double 3-arm bridge（6 pulses）。 • Carrier frequency (Hz)：载波频率 • Internal generation of modulating signal (s)：调 制信号内、外产生方式选择信号。
•晶闸管仿真模型原理
• 晶闸管模块的图标
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•晶闸管元件参数设置
• Resistance Ron：晶闸管元件内电阻Ron
• Inductance Lon ：晶闸管元件内电感Lon
• Forward voltage Vf（V）：
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晶闸管元件的正向管压降Vf
• Initial current Ic（A）：初始电流Ic
•GTO模型由电阻Ron电感Lon、直流电压源Vf和开关串联组成， •该开关受一个逻辑信号控制，该逻辑信号又由GTO的电压Vak、电流Iak和门极触发信号（g）决定
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•参数设置
• Resistance Ron（ohms）：元件内电阻Ron
• Inductance Lon（H）：元件内电感Lon
• Forward voltage Vf（v）:元件的正向管压降Vf
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•Boost变换器仿真结果
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•3.2晶闸管三相桥式整流器及其仿真 •3.2.1 晶闸管三相桥式整流器构成
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•3.2.2晶闸管三相桥式整流器的仿真模型
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•（1）整流桥模型 •通用桥臂模块（Universal Bridge）
• A、B、C端子：分别为三相交流电源的相电压输入端子； • Pulses端子：为触发脉冲输入端子，如果选择为电力二极管，无此端子； • ＋、－端子：分别为整流器的输出和输入端子，在建模时需要构成回路。
•模块有两个输出（k、m端子）和一个输入（a端子）， •分别电力二极管的阴极和测量信号输出端子以及二极管的阳极端子
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• 参数设置界面
• Resistance Ron：电力二极管元件内电阻 • Inductance Lon ：电力二极管元件内电感 • Forward voltage Vf：电力二极管元件正向管压降V • Initial current Ic：初始电流 • Snubber resistance Rs：缓冲电阻 • Snubber capacitance Cs：缓冲电容
•仿真参数： •选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3 •开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.1
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•α=0°单相半波整流桥仿真结果
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•反并联续流二极管
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•3.1.3 可关断晶闸管 •1 .可关断晶闸管工作原理 •2. GTO的静态伏安特性
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•3. GTO在MATLAB中的实现
• 即无（None）
• 装置电压（Device voltages）
• 装置电流（Device currents）
• 三相线电压与输出平均电压（UAB UBC UCA UDC）或所有电压电流（All voltages and currents）
• 选择之后需要通过万用表模块（Multimeter）显示。
3_电力电子与MATLAB 应用技术
2020年5月25日星期一
•3电力电子与MATLAB应用技术
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•3.1 电力电子器件与MATLAB •3.1.1电力二极管 •电力二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，即正向导电、反向阻断。 •1．电力二极管基本特性
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•2．电力二极管在MATLAB中实现 •电力二极管仿真模型: •由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成
• Modulation index (0 < m < 1) ：调制索引值m， 调制信号内产生方式下可选，其范围在0－1之间。大 小决定输出信号的复制。
• Frequency of output voltage (Hz)：调制信号内产 生方式下可选，输出电压的频率设定
• Phase of output voltage (degrees)：调制信号内 产生方式下可选，输出电压初始相位值设定。
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•5.可关断晶闸管元件的建模和仿真应用实例 •单相半波整流器
•仿真模型参数设置： •交流电压源幅值5V，频率为50HZ， •LRC分支参数R=1Ω，L=0.01H，C＝inf •仿真算法选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3 •仿真开始时间为0，停止时间设置为0.1。
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• α=30°GTO单相半波整流器仿真结果
• Current 10% fall time（s）：
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电流下降到10%的时间
• Current tail time(s):电流拖尾时间Tt
• Initial current Ic(A):初始电流Ic
• Snubber resistance Rs(ohms):缓冲电阻Rs
• Snubber capacitance Cs(F):缓冲电容Cs，
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•三相线电压具体实现是通过Voltage Measurement（电压测量）模块， •电压测量模块可以将电路中两个节点的电压值，并提供其他电路或者用于输出
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•（3）其他模块 •主回路负载这里为了模拟直流电动机模型，选择电阻、电感与 直流反电动势构成，电阻、电感模型选择RLC串联分支实现。直 流反电动势通过直流电源实现，因为电流反向的原因需要将其 设为负值实现反电动势功能。三相交流电源通过三个频率50、 幅值220、相位滞后120交流电压源实现。再加入相应的测量模 块和输出模块，完成电气连接。
• Resistance Ron（ohms）：晶闸管的内电阻Ron，单位为Ω。
• Inductance Lon（H）：晶闸管的内电感Lon，单位为H，电感不能设置为0。
• Forward voltage Vf（v）:晶闸管元件的正向管压降Vf，单位为V。
• Measurements：测量可以选择5中形式，
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•（5）仿真设置与结果输出 •参照模型图进行电气连线完成模型的建立，仿真算法选择 ode15s算法，仿真时间为0-0.05秒，其他参数为默认值。