第8章 电力电子电路的计算机仿真

电力电子技术
第8章 电力电子电路的计算机 仿真
第8章 电力电子电路的计算机仿真
8.1 建模与仿真
8.2 常用仿真软件及其特点
8.3 典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例
8.1 建模与仿真
计算机仿真过程 1.建模
根据研究对象的基本物理规律，对物理系统写出描述 其运动规律的数学方程，即数学模型的过程。
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。
（2）同步脉冲触发器 同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管，同步6脉冲触发器可以给出双脉 冲,双脉冲间隔为60°,触发器输出的1～6号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6 个晶闸管.
带缓冲电路的图标 晶闸管仿真模型原理
不带缓冲电路的图标
晶闸管模块的图标
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）： 晶闸管元件的正向管压降Vf Initial current Ic（A）：初始电流Ic
串联RLC元件模块和接地模块到Thyristor模型
R=1Ω；L=0.01H
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
2晶闸管三相桥式整流器及其仿真 晶闸管三相桥式整流器构成
晶闸管三相桥式整流器的仿真模型
（1）整流桥模型
通用桥臂模块（Universal Bridge）
2.实验
仿真的过程是利用模型对系统方程进行求解，即实验 的过程。对于数学仿真而言，其过程就是利用适当的程序 语言将所研究的物理系统的数学模型编制成程序，并向其 输入不同的条件进行计算的过程。
8.2 常用仿真软件及其特点
8.2.1 常用工具
电子系统设计： 硬件设计 软件设计—计算机仿真作为计算机辅助设计的一个组成部分 属于软件设计的范畴
Snubber resistance Rs（ohms）：缓冲电阻Rs
Snubber capacitance Cs（F）：缓冲电容Cs
晶闸管仿真举例-单相半波整流器模型
Pulse的参数设置对话框
晶闸管模块设置： Ron=0.001Ω；Lon=0H；Vf=0.8V； Rs=20Ω；Cs=4e—6F；
8.3 典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例
8.3.1 MATLAB Simulink/Power System 工具箱简介
Simulink工具箱的功能是在MATLAB环境下，把一系列模
块连接起来，构成负载的系统模型，它是MathWorks公司与1990 年推出的产品；电力系统仿真工具箱(Power System Blockset)是 在Simulink环境下使用的仿真工具箱，其功能非常强大，可用于 电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等领域的仿真，它提
供了一种类似电路搭建的方法用于系统的建模。
8.3 典型电力电子器件的仿真模型及仿真实例
8.3.1.1 Simulink工具箱简介
3．晶闸管在MATLAB中的实现
晶闸管的仿真模型由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Uf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。
同步脉冲触发器包括同步电源和六脉冲触发器两个部分
alpha_deg：此端子为脉冲触发角控制信号输入；
AB, BC, CA：三相电源的三相线电压输入即Vab, Vbc, and Vca；
Block：触发器控制端，输入为“0”时开放触发 器，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
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。
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
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。
Number of bridge arms： 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。
通用桥臂模块参数wenku.baidu.com置
Snubber resistance Rs(ohms):缓冲电阻Rs。
Snubber capacitance Cs(F):缓冲电容Cs。 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，