电力电子建模与仿真例题

Referenced Examples

3-Phase Thyristor Rectifier Bridge

注：本例的运行环境为matlab 7.11.0(2010b)

1、建立一个名为example_1的model文件

1)在matlab菜单栏上单击File，并在下拉菜单的New选项下单击Model：

2)建立model文件后，单击工具栏的保存按钮：

3)将文件名保存为example_1

这样就建立了一个名为example_1的model文件

下一步就可以在这个界面上绘制例题上的电气原理图仿真了.

用matlab对电路进行仿真通常经过以下几个步骤：

（a）放置所需要的各种元器件（包括电源），设置各元器件的属性。

（b）用导线连接各个元器件，形成电路图。

（c）执行仿真。

（d）观看仿真波形，分析仿真结果。

2.绘制电气原理图：

放置电路图中的电气元器件并分别设元器件属性置。

单击工具栏的Library Browser按钮添加元件

功能模块，并找到他们所在的模块库。

a)三相电源

SimPowerSystem/Electrical Sources/AC V oltage Source

单击右键，选择Add to example_1，这样就在example_1中添加了一个交流电源，为了接下来绘图的方便，可采用ctrl+R使模型旋转水平放置。三相电源即需要三个交

流电源，可采用复制粘贴的办法。下图为如何添加一个AC V oltage Source模型

接下来就要对交流电源的模型参数进行设置

双击a相的交流电源模型，弹出模块参数设置的对话框：

相电压峰值大小根据题目要求线电压峰值为208V进行计算，a相相角为0，频率为60Hz，这样a相交流电源就设置完成。B相，C相的参数设置类似，注意B相相角

为240、C相为120。最后添加一个SimPowerSystem/Elements/Ground.这样三相电源的部分全部添加完成。

b）电感（电阻）

SimPowerSystem/Elements/Series RLC Branch双击模型在branch type里选择L：

然后可以对电感的值进行设置，例如设为0.2mH：

如果是电阻与电感串联即可以选择RL。

C）整流桥

SimPowerSystem /Power Electronics/Universal Bridge将桥臂数设为3，电力电子器件的类型选择为晶闸管。

单击help可以看到整流桥的内部结构。

d）发波

SimPowerSystem/Extra Library/Control Blocks/ Synchronized 6-Pulse Generator 由于本模块还要设置相角，并且使block端的输入为0，因此还需要添加两个恒定值的模块。

Simulink/Commonly Used Blocks/constant

然后对恒定值进行设置。

e)测量模块

电流测量模块：SimPowerSystem/Measurements/Current Measurement

电压测量模块：SimPowerSystem/Measurements/V oltage Measurement

示波器：Simulink/Scope

如果希望示波器同时显示三个测量值的波形，则需要对示波器进行设置，双击示波器点击powermeters按钮：

然后将Number of axes设为3：

f）powergui模块

powergui模块（Power graphical user interface，电力图形用户界面）是一种用于电路和系统分析的图形用户界面。双击powergui模块，单击Configure parameters：

本例中将仿真类型设为离散型即可。

这样仿真设置就设置好了。最后进行连线完成电气仿真图：

完成电路图后，就要对该电路进行仿真。首先要进行仿真设置：选择菜单Simulation中的Confrontation Parameters项。进行如图所示的设置。

这样仿真的基本模型就搭好了，接下来按照题目要求进行仿真。首先，根据前面所介绍的各元件模块的属性，按照电路原理图对其参数值作相应的改动，然后进行仿真，具体过程如下：

（1）根据例题要求，获得A相相电压Va，整流负载输出端电压Vd与电流Id：从元件库中拖入一个示波器，将其输入端数量改为三个（如图所示1），依次将测量Va，Vd，Id的测量

模块的输出端与示波器的输入端连接，在工具栏更改仿真时间，左击启动键进行仿真（如图所示）。仿真完成后，双击示波器，所得到的波形如图2所示。如果所看到的波形不完整，可以点击示波器显示窗口的(autoscale)；如果想放大波形的某个位置可先点击（放大按钮，分别依次是XY轴同时放大，X轴放大，Y轴放大），再左击欲放大的点即可。

图 1

图 2

同样的方式获取a相相电压Va，电流Ia的波形：将（1）中的示波器进行复制，将输入端口数量改为2，其它操作雷同。最后获取的波形图如图3所示。

图 3

同样的方式获取(va)pcc, (vab)pcc 与 ia 的波形，如图4所示。

图 4

（2）证明等式cos(α+u) = cos α -Id Vll Ls

22ϖ成立：在simpowersystems_extra

library_measurement 中拉入平均值测量模块mean value ，simulink_sinks 中拉入数值显示模块display 。将Id 电流测量模块的输出端与mean value 的输入端连接，mean value 模块的输出端与display 输入端连接。进行仿真，display 所显示数字即为Id 值。按照前面介绍的示波器放大，将前面所获得的Id 波形的换向间隔部分进行放大，观察时间坐标，获取换向时间间隔（如图5所示），并将其换算为角度。其他所需数值题目均已经给出，将所有数据带入得到等式左右