电力电子课程设计+三相交流调压电路研究

电力电子技术课程设计

班级建电1101班

学号*********

姓名徐瞳

扬州大学能源与动力工程学院建筑电气与智能化

二零一四年一月

目录

一．课程设计题目

二．课程实际目的

三．课程设计内容

四．所设计电路的工作原理(包括电路原理图、理论波形) 五．电路的设计过程

六．各参数的计算

七．仿真模型的建立，仿真参数的设置

八．进行仿真实验，列举仿真结果

九．对仿真结果的分析

十．结论

十一．课程设计参考书

一、课程设计题目

三相交流调压电路研究

二、课程设计目的

（1）了解三相交流调压触发电路的工作原理。

（2）加深理解三相交流调压电路的工作原理。

（3）了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。

（4）掌握三相交流调压电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。

三、课程设计内容

1 主电路方案确定

2 绘制电路原理图、分析理论波形

3 器件额定参数的计算

4 建立仿真模型并进行仿真实验

6 电路性能分析

输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等

四、所设计电路的工作原理(包括电路原理图、理论波形)

交流调压器应采用宽脉冲进行触发。实验装置中使用后沿固定、前沿可变的宽脉冲链。实验电路如图A所示。

它由三个单项晶闸管交流调压器组合而成，三相负载接Y形，公共点为三相调压器中线，其工作原理和波形与单相交流调压想通。图中晶闸管触发导通的顺序为VT1→VT2→…→VT6。由于存在中性线，每一相可以作为一个单相调压器单独分析，各相负载电压和电流仅与本相的电源电压、负载参数及控制角有关。

整流电压平均值的计算分如下两种情况：

（1）α≤30°时，负载电流连续，有

U o=1/(2π/3) ∫π/6+α5π/6+α√2U2sinωtd(ωt)=3√6/(2π)U2cosα=1.17U2cosα

当α=0时，U0最大，U0=1.17 U2

（2）α＞30°时，负载电流断续，晶闸管断续，晶闸管导通角减小，此时有

U o=1/(2π/3)∫π/6+απ√2U2sinωtd(ωt)=3√2/(2π) U2[1+cos(6/π+α)]=0.675U2[ 1+cos(π/6+α)]

负载电流平均值为I o=U o/R P

晶闸管承受的最大反向电压为U RM=√2×√3U2=2.45 U2

U FM=√2 U2

由于晶闸管阴极与零线间的电压即为整流输出电压U0，其最小值为零，而晶闸管阳极与零线间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值。

图A 三相交流调压实验电路图

五、电路的设计过程

①三相交流调压器触发电路的调试（DJK02上“触发电路”的调试）

②三相交流电压电路带电阻性负载

使用正桥晶闸管VT1~VT6，按图A连成三相交流调压主电路，其触发脉冲已通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关扳至“接通”，“U1f”端接地即可。

设置交流峰值电压为100V、频率为50Hz。

晶闸管参数设置：R n=0.001Ω，L on=0H，V f =0.8，C s=250e－9（250×10-9）

负载参数设置：R=450Ω，L=0H，C=inf

脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置：频率设置为50Hz，脉冲宽度为2％

六、各参数的计算

U2=U m/√2=100/√2≈70.7V R=450ΩU RM=2.45U2≈173.315V U FM=√2U2≈99.985V α≦30°

α=0°U o =1.17 U2=82.719V I o=U o/R≈0.184Ω

α=30°U o =1.17 U2cos（π/6）=71.637V I o=U o/R≈0.159Ω

α＞30°

α=60°U o =0.675U2[1+cos（π/6+π/3）]=47.7225V I o=U o/R≈0.106Ω

α=90°U o =0.675U2[1+cos（π/6+π/2）]=23.86125V I o=U o/R≈0.053Ω

α=120°U o =0.675U2[1+cos（π/6+2π/3）]=6.3936 V I o=U o/R≈0.0142Ω

α=150°U o=0.675U2[1+cos（π/6+5π/6）]=0V I o=U o/R≈0Ω

七、仿真模型的建立，仿真参数的设置

启动MA TLAB 6.1，进入SIMULINK后新建文档，绘制三相交流调压系统模型图。双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。

设置交流峰值电压为100V、频率为50Hz。

晶闸管参数设置：R n=0.001Ω，L on=0H，V f =0.8，R s=500Ω，C s=250e－9（250×10-9）负载参数设置：R=450Ω，L=0H，C=inf

脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置：频率设置为50Hz，脉冲宽度为23％

本例中，当α=0°时，Pulse1为0s，Pulse2为0.01s，Pulse3为0.0067s，Pulse4为0.0167s，Pulse5为0.0132s，Pulse6为0.0232s。当α=30°时，Pulse1为0.0017s，Pulse2为0.0117s，Pulse3为0.0084s，Pulse4为0.0184s，Pulse5为0.0151s，Pulse6为0.0251s。当α=60°时，