电力电子电路建模与分析大作业要点
电力电子电路分析与仿真实验报告
电力电子电路分析与仿真实验报告实验目的：1.理解电力电子电路的基本工作原理；2.熟悉电力电子电路的常用元件，如二极管、晶闸管等；3.学习使用仿真软件进行电力电子电路的模拟分析。
实验仪器与软件：1.电力电子实验箱；2.PC机；3. Multisim仿真软件。
实验步骤：1.搭建一个简单的单相半波整流电路，其中包括一个二极管、一个负载电阻和一个输入交流电源。
2. 打开Multisim仿真软件，选择电力电子电路仿真模块，并导入所搭建的电路图。
3.模拟设置输入交流电源的电压、频率等参数，并运行仿真。
4.观察仿真结果，记录输出直流电压、负载电流及负载电压的波形。
5.更改交流电源的电压、负载电阻的数值，并重新仿真，观察输出波形的变化。
6.搭建一个三相桥式整流电路，其中包括六个二极管和一个负载电阻。
7. 导入三相桥式整流电路图到Multisim仿真软件，并设置相关参数进行仿真。
8.观察输出直流电压、负载电流及负载电压的波形，并记录数据。
9.更改电源电压及负载电阻的数值，重新进行仿真分析。
实验结果与分析：在进行了以上实验步骤后，我们分别得到了单相半波整流电路和三相桥式整流电路的仿真结果。
通过观察输出波形和记录的数据，我们发现以下几个规律：1.在单相半波整流电路中，输出直流电压的平均值较输入交流电压的峰值小，且具有脉动。
负载电流和负载电压的波形与输入交流电压的波形相同，只是幅值减小。
2.在三相桥式整流电路中，输出直流电压的平均值较输入交流电压的峰值小，且同样存在脉动。
负载电流的波形是一个六段的锯齿波，而负载电压的波形是一个脉冲波。
结论：通过本次实验，我们深入了解了电力电子电路的基本工作原理，并熟悉了常用的电力电子元件。
同时，通过使用Multisim仿真软件进行电路仿真分析，我们能够更直观地观察到电路各个参数的变化情况，提高了实验效率和准确性。
电力系统分析知识点总结
电力系统分析知识点总结电力系统分析是指对电力系统的结构、运行和控制进行全面分析和评估的过程。
它是电力系统规划、运维和经济运行的重要基础，也是电力工程师必备的知识和技能。
下面将从电力系统的建模、稳态分析、暂态分析和控制四个方面进行知识点总结。
一、电力系统建模：1. 节点模型：节点模型是电力系统建模的基础，节点是电力系统中的物理实体，可以是发电机、负荷、变压器等，节点模型的目的是描述节点的行为和响应。
2. 支路模型：支路模型是描述电力系统中支路的电气特性，例如电阻、电抗、电容等，支路模型主要用于描述节点之间的电压和电流关系。
3. 发电机模型：发电机模型是对发电机的建模，通常包括稳定模型、暂态模型、电压控制模型等，用于描述发电机的动态响应和控制策略。
4. 负荷模型：负荷模型用于描述电力系统中的负荷特性，例如负荷的功率、功率因数、电流波形等，负荷模型可以分为静态负荷模型和动态负荷模型。
二、电力系统稳态分析：1. 潮流计算：潮流计算是电力系统中最基本的稳态分析方法，用于计算系统中各节点的电压、电流和功率等参数，以评估系统的稳态性能和电力负荷分布情况。
2. 短路计算：短路计算是用于计算电力系统中短路电流和短路电流的传播路径，以评估电力设备和保护装置的保护性能。
3. 功率平衡计算：功率平衡计算用于计算电力系统中有功功率、无功功率和视在功率的平衡情况，以评估系统的功率稳定性和有效利用情况。
4. 稳定裕度计算：稳定裕度计算用于评估电力系统的稳定性能和能力，包括暂态稳定裕度和静态稳定裕度两方面的指标。
三、电力系统暂态分析：1. 短路分析：短路分析用于计算电力系统中瞬态短路电流和短路电流的传播路径，以评估电力设备和保护装置的瞬态性能和可靠性。
2. 过电压分析：过电压分析用于评估电力系统中的过电压情况，包括感应过电压、雷击过电压、瞬变过电压等，以制定过电压保护和控制策略。
3. 谐波分析：谐波分析用于分析电力系统中的谐波电流和谐波电压，以评估系统的谐波污染情况和对谐波的抑制措施。
电力电子系统建模与控制作业
电力电子系统建模与控制作业电力电子系统是指使用电力电子器件进行电能转换和控制的系统。
它广泛应用于电力传输、配电和电能控制等领域。
在电力电子系统的建模与控制方面，有很多不同的方法和技术可供选择，根据具体应用场景和系统要求来确定最合适的建模与控制方案。
电力电子系统的建模是指通过数学模型将实际电力电子系统转化为数学表达式，以便进行分析和控制。
建模的关键是确定系统的状态方程和输出方程，并利用这些方程进行仿真和分析。
建模的方法可以分为物理模型和简化模型两种。
物理模型是根据电力电子器件的物理特性和电路原理来建立的，通常使用较为复杂的微分方程或差分方程描述系统动态特性。
物理模型的优点是可以准确地描述电力电子器件和系统的行为，但缺点是复杂度高、计算量大，对计算机性能要求较高。
简化模型是在物理模型的基础上进行简化和近似处理得到的，通常使用等效电路或传递函数来描述系统的动态特性。
简化模型的优点是具有较低的复杂度和计算量，适合于系统级仿真和控制设计。
缺点是精度相对较低，无法准确地模拟所有的细节和非线性特性。
电力电子系统的控制是指通过调节控制器的输入信号，使系统输出达到所需的目标。
控制的目标可以是稳态操作、动态响应、输出品质等。
在控制设计中，需要根据建模结果选择合适的控制策略和算法，并进行系统参数的调整和优化。
常用的控制策略包括PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
PID控制是最常用和经典的控制方法，通过比较系统输出与期望值之间的差异，通过调整控制器的三个参数（比例、积分、微分）来实现系统稳定和响应速度的控制。
模糊控制是一种基于模糊推理的控制方法，适用于复杂和非线性系统。
神经网络控制是利用神经网络的优良特性，进行系统建模和控制设计。
自适应控制是利用系统的自学习和自适应能力，通过不断调整自身参数来实现控制目标。
在实际应用中，根据具体的电力电子系统和控制要求，可以选择不同的建模与控制方案，并结合实时仿真和实验验证进行性能评估和参数调整。
电力电子电路建模与分析考试题答案
1.推演单相全桥SPWM 逆变电路的动态模型E电路可看作两部分：线性部分→输出u 0，输入u i ；非线性部分(开关网络) →输出u i ，输入u r (调制波)。
分析：u i 有两种电平，当S 1、S 4导通时，u i =E ；当S 2、S 3导通时，u i =-E ；()12-=S E u i ⎩⎨⎧=导通时、导通时、S S S S S 324101（1） 由于开关函数S 的存在，使得u i 的幅值变化不连续，故对上式取开关周期平均值；()()t D S S E u i=-=，12（2）假设采用如图所示规则采样，则D (t )可推导如下(设载波频率为f W ，对应周期为T W )：w可得，()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=U u T t T t D tri r ww 12122∆（3） 将（3）代入（2）有：()()()U u Et D E S E u trir i =-=-=1212（4） 即：U E u u tri r i = 可得调制器逆变桥输出u i 的开关周期平均值与输入u r 之间的传递函数为：()()U E S U S U trir i = U i 与U o 之间是一个线性电路，不难得出其传递函数为：()()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=++=R R s C R R L s LC Cs //R Ls R Cs//R s U s U L L L L i o 11211111 综上可得调制器输入u r 与逆变器输出u o 之间的传递函数为：()()()()()()U E R R s C R R L s LC s U s U s U s U s U s U tri L L r i i o r o •⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=•=11211 2.以DC/DC 变换器输出稳定直流电压为例，画出控制系统的一般组成框图，说明对电力电子变换电路进行建模、并且线性化的主要目的何在？Vin (t )DC/DC变换器反馈控制系统控制系统组成框图答：要满足系统的技术性能指标要求，取决于对控制器的良好设计(含补偿或校正环节)以及设计合适的反馈网络及其参数等，因此需要确切掌握控制器的控制对象的行为特征，即被控对象的数学模型 。
电力电子系统建模
绪论
4. 主要建模方法
实验测试建模法→以具体试验和测试数据为依据进行电力电子建模。 实验测试建模法→以具体试验和测试数据为依据进行电力电子建模。 首先基于 应用原模型法得出开关器件的稳态和瞬态模型， 应用原模型法得出开关器件的稳态和瞬态模型，并利用实测的外特性参数对所建 一般适用于电力电子开关器件和无源元件的建模 立的模型进行校验→一般适用于电力电子开关器件和无源元件的建模。 立的模型进行校验 一般适用于电力电子开关器件和无源元件的建模。 数理推导建模法→将数理方法、动力学等学理论应用于电力电子领域，通过对电 数理推导建模法 将数理方法、动力学等学理论应用于电力电子领域， 将数理方法 力电子装置运行机理、响应过程的数学关系推导， 力电子装置运行机理、响应过程的数学关系推导，建立描述其运行特征的数学模 为电力电子装置最佳设计提供理论指导→多用于电力电子装置或系统建模 多用于电力电子装置或系统建模。 型，为电力电子装置最佳设计提供理论指导 多用于电力电子装置或系统建模。 电力电子系统：典型非线性、且越来越复杂。 电力电子系统：典型非线性、且越来越复杂。尤其处理大规模复杂电力电子系 统时，即使应用现有著名的电路仿真软件， 统时，即使应用现有著名的电路仿真软件，也会遇到收敛性和仿真速度过慢等问 为了提高对系统中各部件相互作用的认识、缩短研发时间、 题。为了提高对系统中各部件相互作用的认识、缩短研发时间、降低研发成本和 提高系统可靠性→需要对电力电子系统进行精确建模和仿真 需要对电力电子系统进行精确建模和仿真。 提高系统可靠性 需要对电力电子系统进行精确建模和仿真。
6. 解析法建模
主要有：离散解析法、连续解析法。 主要有：离散解析法、连续解析法。 精确度高， 离散解析法→精确度高 但结果表达式复杂，难以处理非理想元件， 离散解析法 精确度高，但结果表达式复杂，难以处理非理想元件，用于指导 设计也不方便。 设计也不方便。 连续解析法→又称平均法 是最为重要的建模方法。其中最具代表性的是状态 又称平均法， 连续解析法 又称平均法，是最为重要的建模方法。其中最具代表性的是状态 空间平均法、电路平均法→本课程重点讨论 本课程重点讨论。 空间平均法、电路平均法 本课程重点讨论。 尚有一些适用于较高信号频率的方法， 采样数据法、离散平均法、 尚有一些适用于较高信号频率的方法，如采样数据法、离散平均法、渐近法 (KBM)或改进平均法、广义平均法及等效小参量法等(可弥补状态空间平均法难以 或改进平均法、 或改进平均法 广义平均法及等效小参量法等 可弥补状态空间平均法难以 分析纹波和谐振类变换器、稳定性分析不准确等不足) 不一而足→是平均法等基础 分析纹波和谐振类变换器、稳定性分析不准确等不足 不一而足 是平均法等基础 方法的发展与改进，本课程不作祥细讨论。 方法的发展与改进，本课程不作祥细讨论。 (1) 电路平均法 从变换器的电路出发，对电路中的非线性开关元件进行平均和线 电路平均法→从变换器的电路出发 从变换器的电路出发， 性化处理。主要有：三端开关器件模型法、时间平均等效电路法、能量守恒法。 性化处理。主要有：三端开关器件模型法、时间平均等效电路法、能量守恒法。 三端开关器件模型法(1987年提出)→技术思路：将功率开关管和二极管整体看成 技术思路： 技术思路 一个三端开关器件, 用其端口平均电压、平均电流的关系表征其模型， 一个三端开关器件 用其端口平均电压、平均电流的关系表征其模型，再将其适当 嵌入到要讨论的电力电子变换器中，转化为变换器的平均值等效电路。 电力电子变换器中 变换器的平均值等效电路 嵌入到要讨论的电力电子变换器中，转化为变换器的平均值等效电路。
电力电子器件与系统的建模与优化
电力电子器件与系统的建模与优化电力电子器件和系统在现代社会中扮演着重要的角色。
它们被广泛应用于各个领域，如工业生产、通信、交通、能源等。
电力电子器件的建模和优化对于提高电力电子系统的性能和效率至关重要。
本文将探讨电力电子器件和系统的建模方法以及优化技术。
第一部分：电力电子器件的建模电力电子器件的建模是理解和分析其工作原理的关键。
建模的目的是用一定的数学模型代表真实系统的行为，从而帮助进行性能评估和优化设计。
在电力电子领域，常见的器件包括功率电子器件（如MOSFET、IGBT、二极管等）和传统电子元件（如电感、电容等）。
对于功率电子器件，建模的关键是描述其电流-电压特性。
通常，可以使用简单的电路等效模型来表示器件的动态特性。
例如，MOSFET可以使用开关模型或傅立叶级数模型表示。
这些模型考虑了器件的非线性和动态响应，并且可以用于预测器件在不同工作条件下的性能。
对于传统电子元件，建模的重点是描述其电压-电流关系和频率特性。
例如，电感的建模可以使用电感元件、串联电阻和并联电容的模型，以考虑其自感、电阻和电容的影响。
这些模型可以用于分析电流和电压之间的关系，并优化电感在电力电子系统中的应用。
第二部分：电力电子系统的建模电力电子系统的建模是理解和优化整个系统的关键。
建模的目标是研究系统的动态行为，分析其稳定性和性能，并设计控制策略。
电力电子系统通常由多个电力电子器件和其他电气元件组成，形成复杂的电路拓扑。
建模电力电子系统的一种方法是使用时域分析。
该方法基于系统的微分方程，对电流和电压进行建模和仿真。
这种方法可以考虑系统的非线性和时变特性，并用于预测系统的响应和稳定性。
时域分析可以帮助设计控制系统，以实现所需的性能指标。
另一种建模方法是使用频域分析。
该方法基于系统的传递函数，将系统的输入和输出之间的关系表示为频率响应。
频域分析可以帮助研究系统的稳定性和频率特性，并设计合适的滤波器和补偿网络。
这对于抑制噪声、提高系统的性能和稳定性非常重要。
现代电力电子技术大作业要求
作业
1、单端反激式电路（Flyback）仿真。
2、分析并仿真隔离型的Sepic电路，说明其特点。
3、分析并仿真隔离型Cuk电路，说明其特点。
4、分析并仿真Boost PFC电路。
5、分析并仿真三相PWM整流电路。
6、CCM方式下Boost PFC电路控制系统（平均值电流控制）仿真。
7、CCM方式下Boost PFC电路控制系统（峰值电流控制）仿真。
8、分析并仿真三相桥式SPWM逆变电路（频率调制比N=5，幅值
调制比为0.8）
要求：
1.在所有的仿真题目中任选三个完成
2.必须独立完成，一旦发现两份雷同的大作业，都按照不合格处理
3.仿真软件可以选择MATLAB,PSIM,PSPICE等，按照自己的兴趣
选择
4.按照以下的顺序依次给出：
（1）设计的技术指标：
给出仿真电路的具体设计指标，这个是设计的前提和依据。
（2）写出所选电路的具体工作原理，最好有理论波形支持。
（3）实验步骤：
详细的给出仿真的具体步骤；根据设计指标进行元器件的选
择；写清楚各个元件的型号、主要参数，注意：写出选择元
器件选择的依据
（4）仿真电路图
（5）仿真结果
（6）对仿真结果进行分析
（7）仿真结果与步骤（2）的理论进行对比
5.作业不仅要提交打印版的大作业，还需要提供相应的仿真的电子
版，以供检查作业的雷同性和真实性
6.大作业采用统一的封面，打印要求：建议使用B5纸打印，打印后
作业封装在所发的封皮中，统一上交
7.上交作业时间：第12周周五。
电力电子装置的建模及控制
在电路工作点处对方程进行线性化得：
•
Δx
F
(
x0
,
u0
,
D0
)
Δx
F
(
x0
,
u0
,
D0
)
Δu
F
(
x0
,
u0
,
D0
)
ΔD
x
u
D
•
x Ax Bu Cd
19
小信号模型
对降压斩波电路
•
0
x
1
C
1 L
1 RC
x
D L 0
u
在电路工作点处对方程进行线性化得：
•
0
x1
C
1 L
1 RC
第二章 电力电子装置的建模及控制技术
2.1 概述 2.2 电力电子主电路的建模 2.3 系统的传递函数 2.4 电压模式和电流模式控制 2.5 控制系统的校正方法
1
2.1概述
控制系统的基本要求 控制系统的稳态和动态指标 电力电子装置的特点
2
控制系统的基本要求
稳定性 稳态精度 动态品质
2. 调节器 常用的调节器结构：P、PI、PID等。
G(s) K p
G(s) K p ( s 1) s
G(s) K p (i s 1)( d s 1) i s
33
系统各环节的传递函数
❖ 比例调节器 G(s) K p
➢ 控制量与误差同时产生，速度快 ➢ 对不同频率放大倍数相同。容易产生高频
uoufsvrcs1usils?tous11tous1uis111?ski?ios电压环的动态结构框图及其简化电流环117?系统等效和小惯性的近似处理和电流环中一样把电压给定滤波和反馈滤波环节移到环内同时将给定信号改成us?再把时间常数为1ki和ton的两个小惯性环节合并起来近似成一个时间常数为的惯性环节其中oniu1tkt???118?电压环结构简化uovrcs1us?ils??t?us1ios图226b等效成单位负反馈系统和小惯性的近似处理119?电压调节器选择为了实现电压无静差在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节它应该包含在电压调节器vr中现在在扰动作用点后面已经有了一个积分环节因此电压环开环传递函数应共有两个积分环节所以应该设计成典型型系统这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求
电力电子器件的建模与控制
电力电子器件的建模与控制随着电力电子技术的不断发展，电力电子器件在工业、航空、船舶、军事等领域中的应用日益广泛。
电力电子器件的建模与控制是电力电子技术的重要研究方向。
本文将从建模与控制两个方面对电力电子器件进行探讨。
一、电力电子器件的建模建立电力电子器件的数学模型是研究电力电子器件必不可少的一步。
通过建模，可以分析电路的性能、控制器的设计和控制策略的优化。
下面将介绍常用的电力电子器件的建模方法。
1.硅控整流器模型硅控整流器是一种常见的电力电子器件。
硅控整流器的模型可使用平均值模型来建立。
该模型假设输电电压和输出电流是恒定的，并考虑了开关器件的导通与关闭时间。
该模型的参数包括输入电压、输出电流、开关器件的电阻和电容等参数。
2.IGBT模型IGBT是一种常见的功率晶体管。
IGBT的模型可使用双极性晶体管模型来建立。
该模型假设管子中的电荷可以被充电和放电，并将管子的行为分为两个状态：导通状态和截止状态。
该模型的参数包括输电电压、支路电阻、门控电源电压、漏极电流等参数。
3.电容模型电容是一种基本的电力电子器件。
电容的模型可以使用电容模型来建立。
该模型假设电容器可以储存电荷，并导致电势差的变化。
该模型的参数包括电容量、电势差、储能能量等参数。
二、电力电子器件的控制通过控制器对电力电子器件进行控制，可以实现对电路的控制和优化。
在控制器的设计与开发过程中，我们通常需要考虑以下三个方面的内容：1.控制器的输出控制器的输出是控制电路的关键。
输出应具有良好的稳定性和准确性，并且应相应地响应输入信号。
2.控制器的输入控制器的输入是从传感器、计算机或其他控制器获得的信号。
输入信号应被正确识别和处理，并被传递给控制器以支持合理的控制策略。
3.控制器的策略为实现良好的控制性能，必须实施合理的控制策略。
控制策略应该基于目标性能指标，例如输出电流和功率，恰当地融合传感器技术、控制算法和装置等。
总结电力电子器件的建模与控制是电力电子技术发展的关键。
电力电子电路的分析方法
输出方程
uR (t ) uC (t )
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功耗研究
x1 t A1x1 t b1u1
•
(4.34)
(4.35)
x(t ) ea (t t0 ) x(t0 ) x(t ) Ae A(t t0 ) x(t0 )
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功耗研究 状态
x(t ) e
输出
a ( t t0 )
x(t0 ) x(t ) Ae
t t0
A ( t பைடு நூலகம்t0 )
x(t0 )
y (t ) Ce
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功耗研究 分析方法： 1)把电力电子开关采取消去法或平均化，考虑系统 的宏观状态；特点是通态时只考虑微电阻(通态电阻)， 关断时只考虑微电导(断态电导)，成为一个可变电阻 模型，把电阻和电导取0的模型称为理想模型。 目的：为了简单模型； 2)把电力电子元件作为开关使用； 目的：为了弄清电力电子电路的变换和控制建立 两类（稳态）模型；
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功耗研究 现仍以2个模式为例。模式1按(4.35)，模式2按 (4.39)、(4.40)和(4.52)考虑。联立有关方程式得 x t A x(t ) b u
av av dc
y (t ) cx(t )
式中Aav bav C为下列矩阵或矢量
1 0 L Aav dA1 (1 d ) A2 1 1 CR C 1 bav db1 (1 d )b2 d L , C 0 0
电力电子建模分析及控制器设计的一般过程
电力电子建模分析及控制器设计的一般过程
电力电子建模分析及控制器设计的一般过程包括以下几个步骤：
1. 系统建模：首先需要对电力电子系统进行建模,根据其特性以及控制要求选择适当的建模方式,例如,根据等效电路模型可以得到系统的状态方程,根据矢量控制原理可以设计SVPWM 控制器。
2. 系统分析：利用系统建模得到的状态方程和控制器,进行系统分析,得到一些关键性能指标,如系统的稳定性、动态响应特性、电流、电压、功率等等。
3. 控制器设计：根据系统分析的结果,进行控制器的设计。
控制器设计中需要考虑各种约束因素,如硬件实现的限制、成本、可靠性等等。
一般控制器又可以分为模拟控制和数字控制两种,模拟控制主要包括比例积分控制、模糊控制、滑模控制等等,数字控制主要包括基于DSP、FPGA、ARM等处理器架构的数字控制器。
4. 仿真验证：在设计完控制器之后,需要进行仿真验证,进一步验证控制器的性能,优化参数,并进行测试改进工作。
5. 硬件实现：将控制器进行硬件实现,对原理图进行电路设计,制作PCB板、采购必要的器件、调试、测试,直至系统实现。
6. 系统测试：对系统进行全面测试,验证其性能是否符合设计要求,并对性能进行总结,实现完善。
以上是电力电子建模分析及控制器设计的一般过程,实际过程中可以根据具体应用需求进行适当调整。
电子工程模拟电路设计与分析技巧
电子工程模拟电路设计与分析技巧近年来，随着科技的不断发展，电子工程领域取得了巨大的进步和突破。
在电子工程中，模拟电路设计与分析技巧是非常重要的一项技术，它对于电子产品的性能和质量有着直接的影响。
本文将介绍一些电子工程中常用的模拟电路设计与分析技巧，旨在帮助读者更好地理解和应用这些技巧。
一、基本原理在进行模拟电路设计与分析之前，我们首先需要了解一些基本的电子原理。
电子工程中的电路主要由电压源、电流源、电阻、电容和电感等基本元件组成。
在设计模拟电路时，我们需要根据实际需求选择合适的元件和连接方式，以实现我们期望的功能。
二、电路分析方法1. 电路理论分析法电路理论分析法是电子工程师在设计模拟电路时常用的一种方法。
它通过应用基本电路理论，如欧姆定律、基尔霍夫定律等来分析电路的性能和工作原理。
通过建立电路方程和解方程，可以求解电路中各元件的电压和电流等参数。
2. 电路仿真分析法电路仿真分析法是模拟电路设计与分析中不可或缺的一种方法。
它通过计算机软件模拟电路的工作过程，可以快速地获取电路的性能参数和波形图。
常用的电路仿真软件有PSPICE和Multisim等，它们提供了直观的电路分析界面和丰富的元件库，便于工程师对电路进行设计和调试。
三、常用电路设计技巧1. 电路元件选型在模拟电路设计过程中，正确选择合适的电路元件非常重要。
工程师需要根据电路的功能和性能要求，结合元件的特性参数，选择合适的元件进行设计。
同时，还需要注意元件的价格、可获得性和可靠性等因素。
2. 信号处理技巧信号处理是模拟电路设计中的重点和难点。
在电子设备中，我们经常需要对输入信号进行滤波、放大、幅频特性调节等处理。
为了保证信号的质量和稳定性，工程师需要合理选择滤波器类型、放大器增益和补偿方法等。
3. 可靠性设计电子设备的可靠性是电子工程中需要特别关注的一个方面。
在设计模拟电路时，我们需要考虑电路的稳定性、温度特性、噪声特性等因素，以保证电路在各种工作条件下都能正常运行。
电力电子技术 大作业讲解
《电力电子技术大作业》作业题目：灯光控制电路姓名：刘大勇班级：电气12-04班学号：11053416同组人：付晨平12053429程润泽12053427中国石油大学（华东）日期：2014年12月13日摘要本篇论文主要是对基于电力电子技术，模拟电子技术和数字电子技术来进行设计的灯光控制电电路进行详细的说明。
包括其设计思路，工作原理和功能应用，以及所使用的主要元器件和电路。
在整篇论文中，对于元器件和电路形式作了比较详细地介绍，具体说明了其工作原理，基本应用和发展前景。
最后表达了对于本次课程设计的收获和感悟。
关键词：亮度调节；定时；色调搭配；三相桥式整流；W7805稳压芯片；NE555定时器；双向晶闸管；电容；发光二极管；目录第一章引言 (2)1.1课题设计的背景和意义 (2)1.2课题的设计思路、工作原理与功能应用 (2)第二章主要电路和元件的介绍 (3)2.1三相桥式全控整流电路 (3)2.2电力电容器的特性、作用及运行中的问题 (4)2.3二极管工作原理及主要应用 (7)2.4发光二极管的工作原理及应用 (8)2.5W7805稳压器 (9)2.6555定时器的基本组成和工作原理…………………………………………………..102.7双向晶闸管原理及其交流开关应用………………………………………………….12第三章收获与感悟 (14)第一章引言1.1课题设计的背景和意义照明主要包含天然采光和人工照明这两个方面。
电气照明就是指为了进行人工照明通过各种设施而把电能转变为光能。
从大的方面来说，我国虽然地域辽阔、资源总量丰富，但是由于人口基数大、资源利用率相对发达国家较低，因次我国的资源同样面临着巨大问题和挑战。
而目前我国的电能主要来源于火力发电，只有少部分电能是来源于太阳能发电、风能发电、潮汐发电等，因此节能问题迫不容缓；而从小的方面来说，电气照明节能设计有利于减少企业和家庭的电费开支。
1.2 课题的设计思路、工作原理与功能应用设计思路：经过电力电子这门课程的学习，对于电力变换电路，有了比较清晰地认识，在本次设计过程中，运用了三相桥式整流电路。
电力分析系统知识点总结
电力分析系统知识点总结一、电力系统建模电力系统建模是电力分析系统的基础，也是电力系统分析的起点。
电力系统建模的主要目的是将电力系统的各种元件和参数用数学模型进行描述，以便于进行各种分析和计算。
电力系统建模的内容包括发电机、变压器、输电线路、配电设备等各种电力设备的数学模型，以及它们之间的互连关系。
电力系统建模需要考虑元件的物理特性、电气特性和运行特性，还需要考虑元件之间的互联关系，比如输电线路的电抗特性、变压器的参数等。
电力系统建模的基本原理是根据电力系统的物理原理和数学方法，将电力系统的各个部分进行抽象和简化，建立起一个可以进行分析和计算的模型。
电力系统建模是电力分析系统最基本的工作之一，它在电力系统稳态分析、暂态分析和优化分析中都起着重要的作用。
二、稳态分析稳态分析是电力系统分析的重要内容之一，主要研究电力系统在稳态工作条件下的各种特性和性能。
稳态分析的目的是确定电力系统的电压、电流、功率、频率等运行参数，分析电力系统的各种性能指标，比如电压稳定性、功率传输能力、电网损耗等。
稳态分析还可以对电力系统的运行情况进行评估，发现潜在的问题和风险，并提出改善措施。
稳态分析的方法和技术包括潮流分析、负荷流分析、电压稳定性分析、短路分析等。
概述你在这里输入的文字潮流分析是稳态分析的基本方法，主要用于计算电力系统中各个节点的电压、电流和功率分布。
潮流分析的基本原理是根据电力系统的网络拓扑和元件参数，建立系统的节点导纳矩阵和支路导纳矩阵，然后利用潮流方程对系统的电压和功率进行计算。
负荷流分析则是在潮流分析的基础上，考虑了负荷的影响，主要用于分析电力系统在负荷变化情况下的运行特性。
电压稳定性分析是用来评估电力系统的电压稳定性，找出电压不稳定的原因和改善方法。
短路分析则是用来分析电力系统在故障情况下的短路电流分布和故障损耗，以及对电力系统保护和控制的影响。
稳态分析是电力分析系统中最基本的分析内容之一，它对电力系统的规划、设计、运行和维护都起着重要的作用。
原题目: 电力系统分析课程作业
原题目: 电力系统分析课程作业电力系统分析课程作业简介本文档旨在对电力系统分析课程作业进行说明和解答。
以下是作业的要求和指导。
作业要求1. 完成对给定电力系统的分析和建模。
2. 使用适当的软件工具进行电力系统仿真和计算。
3. 提供详细的报告，包括分析结果、结论和建议。
分析和建模首先，需要对给定的电力系统进行详细的分析和建模。
这包括以下步骤：1. 收集电力系统的相关数据，包括供电源的数据、负荷数据和传输线路的数据。
2. 将这些数据输入到适当的电力系统仿真软件工具中。
3. 运行仿真和计算，以得到电力系统的各种参数和性能指标。
4. 分析仿真结果，包括电压、电流和功率的波形、频率和稳定性等。
5. 根据分析结果，对电力系统进行建模，确定各个组件的数学模型和参数。
仿真和计算工具在进行电力系统分析和建模时，可以使用以下常见的仿真和计算工具：1. PSS/E：一种广泛使用的电力系统仿真软件，具有强大的建模和计算能力。
2. MATLAB/Simulink：一种通用的仿真和计算工具，可以用于电力系统仿真和优化。
3. DIgSILENT PowerFactory：一种专业的电力系统仿真软件，适用于复杂的电力系统分析和建模。
报告编写完成电力系统分析和建模后，需要撰写详细的报告，以总结分析结果，并提供相应的结论和建议。
报告应包括以下内容：1. 电力系统的分析目标和背景。
2. 电力系统的建模过程和参数设置。
3. 仿真结果和计算数据的总结和分析。
4. 针对分析结果的讨论，包括电力系统的性能、稳定性和优化。
5. 结论和建议，指导下一步的电力系统改进和优化工作。
参考资料1. 电力系统分析教材：XXX2. PSS/E 用户手册：XXX3. DIgSILENT PowerFactory 用户指南：XXX以上是对电力系统分析课程作业的要求和指导，请按以上步骤进行作业内容的分析和建模，并撰写详细的报告。
电路的搭建与分析技巧
电路的搭建与分析技巧搭建和分析电路是电子工程师和爱好者们必备的基本技能。
本文将介绍一些电路搭建和分析的技巧，帮助读者更好地理解和应用电路原理。
一、电路搭建技巧1. 确定电路需求：在搭建电路之前，首先需要明确电路的需求和目标。
明确需要实现的功能，并根据功能需求选择合适的元器件和电路拓扑结构。
2. 设计电路图：根据电路需求，绘制电路图是搭建电路的重要步骤。
电路图应准确反映电路的连接关系，并标明元器件的数值和参数。
3. 选择元器件：根据电路图中所需的元器件，选择合适的规格和型号进行搭建。
注意选择质量可靠、参数合适的元器件，特别是电阻、电容和电感等被动元件。
4. 连接元器件：根据电路图，将选择好的元器件按照正确的连接方式连接起来。
对于已焊接的电路板，要注意焊接质量，确保连接牢固可靠。
5. 供电和测试：在完成电路的连接后，给电路供电并进行测试。
测试可以通过测量电流、电压和频率等方式进行，以确保电路的正常工作。
二、电路分析技巧1. 理解电路原理：在分析电路之前，需要对基本的电路原理有一定的了解。
掌握电流、电压、电阻等概念，并了解常见的电路定律，如欧姆定律和基尔霍夫定律等。
2. 熟悉电路分析工具：使用合适的电路分析工具可以更方便地进行电路分析。
常见的电路分析软件有PSPICE、Multisim等，可以帮助模拟和分析电路的性能。
3. 筛选元器件参数：在电路分析中，元器件的参数对电路性能有着重要的影响。
通过调整元器件的数值和参数，可以改变电路的工作频率、增益等性能指标。
因此，需要对元器件的参数进行筛选和调整，以满足电路分析的要求。
4. 进行电路实验：电路实验是电路分析的重要环节。
通过实验，可以验证电路的设计和分析是否正确，并进一步优化电路的性能。
实验时要注意安全，遵循操作规程，正确使用测试仪器和设备。
5. 分析电路性能：在电路分析的过程中，需要对电路的各项性能进行评估和分析。
常见的性能指标包括频率响应、增益、幅频特性等。
电力电子电路建模与分析大作业要点
西安理工大学研究生课程论文/研究报告课程名称：电力电子系统建模与分析任课教师：完成日期：2016 年7 月 5 日专业：电力电子与电力传动学号：姓名：同组成员：成绩：题目要求某用户需要一直流电源，要求：直流输出24V/200W，输出电压波动及纹波均<1%。
用户有220V交流电网（±10%波动变化）可供使用：(1) 设计电源主电路及其参数；(2) 建立电路数学模型，获得开关变换器传函模型；(3) 设计控制器参数，给出控制补偿器前和补偿后开环传递函数波特图，分析系统的动态和稳态性能；(4) 根据设计的控制补偿器参数进行电路仿真，实现电源要求；(5) 讨论建模中忽略或近似因素对数学模型的影响，得出适应性结论(量化性结论：如具体开关频率、具体允许扰动幅值及频率等）。
主要工作本次设计主要负责电源主电路及其参数的的设计，以及建立电路数学模型并获得开关变换器传函模型这两部分内容，具体如下：(1) 本次设计电源主电路及其参数，采用从后向前的逆向设计思想。
首先根据系统输出要求，设计了后级DC/DC型Buck电路的参数。
接着设计了前级不控整流电路以及工频变压器的参数。
考虑到主电路启动运行时的安全性，在主电路中加入了软启动电路；(2) 本次DC/DC变换器的建模并没有采用传统的状态空间平均方法，而是采用更为简单、直观的平均开关建模方法，建立了Buck变换器小信号交流模型。
最后，推到出了开关变换器的传递函数模型，并给出了Buck电路闭环控制框图。
1 设计主电路及其参数1.1主电路设计根据题目要求，系统为单相交流220V/50Hz 输入，直流24V/200W 输出。
对于小功率单相交流输入的场合，由于二极管不控整流电路简单，可靠性高，产生的高次谐波较少，广泛应用于不间断电源(UPS)、开关电源等场合。
所以初步确定本系统主电路拓扑为：前级AC-DC 电路为电源经变压器降压后的二极管不控整流，后级DC-DC 电路为Buck 斩波电路，其中Buck 电路工作在电感电流连续模式（CCM ），前后级之间通过直流母线和直流电容连接在一起。
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西安理工大学研究生课程论文/研究报告课程名称：电力电子系统建模与分析任课教师：完成日期：2016 年7 月 5 日专业：电力电子与电力传动学号：姓名：同组成员：成绩：题目要求某用户需要一直流电源，要求：直流输出24V/200W，输出电压波动及纹波均<1%。
用户有220V交流电网（±10%波动变化）可供使用：(1) 设计电源主电路及其参数；(2) 建立电路数学模型，获得开关变换器传函模型；(3) 设计控制器参数，给出控制补偿器前和补偿后开环传递函数波特图，分析系统的动态和稳态性能；(4) 根据设计的控制补偿器参数进行电路仿真，实现电源要求；(5) 讨论建模中忽略或近似因素对数学模型的影响，得出适应性结论(量化性结论：如具体开关频率、具体允许扰动幅值及频率等）。
主要工作本次设计主要负责电源主电路及其参数的的设计，以及建立电路数学模型并获得开关变换器传函模型这两部分内容，具体如下：(1) 本次设计电源主电路及其参数，采用从后向前的逆向设计思想。
首先根据系统输出要求，设计了后级DC/DC型Buck电路的参数。
接着设计了前级不控整流电路以及工频变压器的参数。
考虑到主电路启动运行时的安全性，在主电路中加入了软启动电路；(2) 本次DC/DC变换器的建模并没有采用传统的状态空间平均方法，而是采用更为简单、直观的平均开关建模方法，建立了Buck变换器小信号交流模型。
最后，推到出了开关变换器的传递函数模型，并给出了Buck电路闭环控制框图。
1 设计主电路及其参数1.1主电路设计根据题目要求，系统为单相交流220V/50Hz 输入，直流24V/200W 输出。
对于小功率单相交流输入的场合，由于二极管不控整流电路简单，可靠性高，产生的高次谐波较少，广泛应用于不间断电源(UPS)、开关电源等场合。
所以初步确定本系统主电路拓扑为：前级AC-DC 电路为电源经变压器降压后的二极管不控整流，后级DC-DC 电路为Buck 斩波电路，其中Buck 电路工作在电感电流连续模式（CCM ），前后级之间通过直流母线和直流电容连接在一起。
系统主电路结构如图1-1所示。
AC220V/50HzLC 1C 2RD S图1-1 系统主电路结构图1.2主电路参数设计本次设计电源主电路参数，采用从后向前的逆向设计思想。
先对后级DC/DC 型Buck 电路的参数进行设计，接着对前级不控整流电路以及工频变压器的参数进行设计。
下面分别对后级的Buck 电路和前级经变压器降压后的不控整流电路各参数进行分析设计。
1.2.1 输出电阻计算根据系统电路参数：220,50;24;200i o U V Hz U V P W ===，可计算： 输出电流：/200/248.33O O I P U W V A ==≈（1-1）负载等值电阻：/24/8.33 2.88O O R U I V A ==≈Ω（1-2）1.2.2 BUCK 电路占空比及开关频率选择根据Buck 电路占空比计算公式：/o dc D U U =假定占空比0.5D =，可得：/24/0.548dc o U U D V V ===（1-3）由于开关频率越低，低频扰动频率的选择范围越小，滤波电感的体积越大，整体装置的体积和重量越大。
开关频率高，可以用更小的电感来滤除高次谐波，但是开关频率过高会导致开关管功耗变大，发热量显著增加，电路效率变低，散热器体积也更大。
因此要折中效率、体积选择开关频率，本次设计选择MOSFET 开关频率100s f kHz =。
1.2.3 BUCK 电路滤波电感选择由BUCK 电路电感电流连续的临界条件：12S L DRT -≥可得要保证电路工作在CCM 模式下，则电感应满足：12S DL RT -≥（1-4）根据开关频率100s f kHz =，则5110.52.88107.222S D L RT H uH ---≥=⨯⨯= （1-5）假定电感纹波电流为输出负载电流额定值的30%，此时电感值应为：52424110.048480.38.3310oo o sdc U U L H mH I f U δ⎛⎫⎛⎫=-=⨯-= ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭ （1-6） 保留一定余量，本系统实取0.1L mH =。
1.2.4 BUCK 电路滤波电容选择电容容值越大，输出电压将近似为恒定，但电容越大，装置体积和成本也相应增大，因此本系统根据输出电压的纹波要求选取电容。
本设计按输出电压纹波不超过输出电压的1%进行计算：()2235(1)240.5(10.5)312.5880.1100.2410o o s U D D C F uF L U f --⨯⨯-≥==∆⨯⨯⨯⨯（1-7）保留一定余量，本系统实取500C uF =。
1.2.5 开关管MOSFET 选择开关导通时MOSFET 端电压近似为0V ，开关关断时MOSFET 承受最大电压为：2248 1.1=74.7dc U V V =⨯⨯ （1-8）一个开关周期内流过开关管的电流最大值等于电感电流最大值，即：3max max 3110.52240.051060.110L L o S DI I I U T A A L----====⨯⨯⨯=⨯（1-9） 综上，考虑裕量，选择MOSFET 的型号为IRF650A ，其额定参数为200,28DSS D V V I A ==。
1.2.6 整流后直流侧电容选择直流母线电压通过单相桥式整流而来故每个周期发生2次脉动，单相工频电压的周期为T=0.02s ，在T/2周期内电容完成一个充电和放电的周期。
直流侧电容的选择依据有：（1）有依电流为依据的，例如：每0.5A 电流1000uF （2）有依RC 时间常数为依据的，例如：单相不控整流电路352RC T ≥其中，T 为交流电源周期则：352C T R≥（1-10）（3）还有一种经验数据：负载电流(A) 2A 1A 0.5-1A 0.1-0.5A ＜0.1A ＜0.05A 滤波电容(μF)4000 2000 1000 500 200-500 200根据直流侧电压平均值为48V ，则直流侧的等效电流约为 4.17dc I A =，由经验数据可大概估算直流侧电容为10000uF 。
本系统实际选择100V/100uF CL20型金属化聚脂膜电容器，采用10只并联。
1.2.7 整流二极管选择（1）确定整流二极管的耐压值RRM U根据全桥整流电路中每个二极管所承受的反向电压：=2R U U 可得整流二极管耐压值为：22 1.1RRM U U α≥⨯⨯⨯（1-11）其中，2U 为整流桥输入电压有效值，1.1为电压波动系数，2α=为安全系数。
则二极管耐压值为：442 1.12137RRM U V ≥⨯⨯⨯≈（1-12）（2）确定整流二极管的额定电流值流过每个二极管的平均电流为直流侧电流的一半，取电流波动系数取1.1，安全系数2α=，则整流二极管额定电流值为：/22 1.1 4.17/22 1.12 6.5FAVM dc I I A A α≥⨯⨯⨯=⨯⨯⨯≈ （1-13）根据上述参数选择二极管型号为P600D ，查其参数手册可知二极管的通态压降为0.95D U V =,则每个二极管额通态损耗为：/20.95 4.17/2 1.98Don D dc P U I W W ==⨯=（1-14）1.2.8 变压器选择电压比：变压器电压比的计算原则是电路在最大占空比和最低输入电压的条件下，输出电压能达到要求的上限。
根据公式：min maxmax i T o U D k U U≤+∆其中，min i U 为二极管整流桥输出电压最小值；max D 为最大占空比，取0.9；U ∆为 考虑管压降和线压降，取2V ；max o U 为最高输出电压。
实际根据单相二极管不控整流电路的输入输出关系，可得不控整流的输入侧电压，即变压器二次侧电压为：2/0.948/0.953.33dc U U V V ==≈（1-15）则变压器电压比为：2/ 4.125T S k U U ==（1-16）容量：根据系统输出功率200P W =，考虑电路损耗及效率，变压器容量选择为300VA 。
铁芯截面积：铁芯截面积是根据变压器总功率P 确定的，根据变压器次级功率为P2=200W 。
计算变压器输入功率P1（考虑变压器效率η=0.9）P1=P2/0.9=222.2w 。
则铁芯截面积为：211.2518.63o S P cm ==（1-17）匝数：变压器匝数的选择（工频变压器50f Hz =)根据变压器最高输出电压max 21.158.67V o U U ==，电源周期0.02S T s =，铁心截面积42e A 18.6310m -=⨯，铁心材料所允许的最大磁通密度的变化量0.2B T ∆=,则变压器二次侧绕组匝数为：max 2-4e 58.670.02394220.2418.6310o S U T N BA ⨯==≈∆⨯⨯⨯⨯ （1-18）则变压器一次侧绕组匝数：12 4.1253941625T N K N ==⨯≈（1-19）绕组导体截面：根据流过每个绕组的电流值和预先选定的电流密度c K ，即可计算出绕组导体截面：22001.042484c c I A mm K ==≈⨯（1-20）其中，导体电流密度选24/c K A mm =。
1.2.9 主电路软启动设计由于二极管不控整流后直流侧电容上的初始电压为零，在输入电路合闸的瞬间，会形成很大的瞬时冲击电流，主电路软启动电路不仅可以防止合闸时电路受到浪涌电流的冲击，它还能使电路缓慢的启动，减小了变换器和输出电容上的电流最大值，软启动电路性能的好坏，会直接影响到电源的工作性能，元器件的寿命，所以很重要。
常用的软启动有：采用功率热敏电阻电路、采用SCR 、R 电路、继电器与电阻构成的回路、采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路等等。
根据系统实际的需要为了避免系统启动可能引起系统内浪涌问题，采用加入软启动环节进行处理，如下图1-2所示。
先通过电阻R 对输入滤波环节的滤波电容进行预充电，充电完成后接入时间继电器KT 使电阻R 短路。
加入了软启动环节后，避免了瞬时大电压及大电流的冲击，保证了系统工作安全及元器件安全。
RCKT 桥式整流电路图1-2 软启动电路结构图2 建立电路数学模型，获得开关变换器传函模型由于状态空间平均方法建模纯粹基于数学，计算推导比较繁琐、模型不直观。
而平均开关建模方法，是直接通过电路变换得到电力电子电路小信号交流模型，更直观、使用更方便，所以本次DC/DC 变换器建模采用平均开关方法建模。
2.1建立电路数学模型任一DC/DC 变换器可分割成两个子电路，一个子电路为线性定常子电路，另一个为开关网络子电路。