《电力电子系统的计算机仿真》综合训练说明书
3.3 三相整流电路输出电压定量分析
当整流输出电压连续时(即带阻感负载时)的平均值为
Ud?1??2???36U2sin?td(?t)?2.34U2cos??3??3式中,U2为相电压有效值。
11
《电力电子系统的计算机仿真》综合训练说明书
4 仿真模块建立及各模块参数设置
工业上广泛应用的三相桥式全控整流电路,是由两组三相半波可控整流电路串联而成的,一组为共阳极接线,一组为共阴极接线。其完成的功能是三相交流电源通过三相可控整流桥臂转换成为平均值可以控制改变的直流电源,而平均值的大小改变是通过同步六相脉冲触发器控制三组晶闸管的控制角的大小来实现的。同时电路的输出情况与负载的性能有关。 4.1 仿真软件MATLAB的简介
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。主要有以下特点: (1)友好的工作平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具采用的是图形用户界面。 (2)简单易用的程序语言
Matlab一个高级的矩阵/阵列语言,它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步,也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。
12
《电力电子系统的计算机仿真》综合训练说明书
(3)强大的科学计算机数据处理能力
MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵、特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。 (4)出色的图形处理功能
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和矩阵用图形表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。新版本的MATLAB对整个图形处理功能作了很大的改进和完善,表现了出色的处理能力。 (5)应用广泛的模块集合工具箱
MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP与通讯、电力系统仿真等,都在工具箱(Toolbox)家族中有了自己的一席之地。 (6)实用的程序接口和发布平台
新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库,将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。 (7)应用软件开发
在开发环境中,使用户更方便地控制多个文件和图形窗口;在编程方面支持了函数嵌套,有条件中断等。在图形化方面,有了更强大的图形标注和处理功能,包括对性对起连接注释等。在输入输出方面,可以直接向Excel和HDF5进行连接。
13
《电力电子系统的计算机仿真》综合训练说明书
4.2 带阻感性负载的三相桥式整流电路仿真
启动MATLAB7.0,进入SIMLINK后新建文档。根据晶闸管三相桥式整流电路的结构,在模型窗口建立主电路仿真模型,绘制加入同步装置和脉冲触发器等的三相桥式整流系统模型。双击各模块,在建立的对话框内设置相应的参数。仿真接线图如图4-1所示。
图4-1 仿真接线图
4.3 各模块参数设置 (1)电源模块参数设置
三相电源电压设置为311V(相电压的最大值),频率为50HZ(工频)。相角相差120 o(Va的初相角设为30 o)。具体模块参数如图4-2所示
14
《电力电子系统的计算机仿真》综合训练说明书
图4-2 电源模块参数设置
(2)同步脉冲触发模块参数设置
同步脉冲触发器模块用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管,同步6脉冲触发器可以给双脉冲,双脉冲间隔为60度。触发器输出的1~6好脉冲依次送给三相全控整流桥对应标号的6个晶闸管。由于三相整流桥模块使用SIMPOWERSYSTERMS工具箱中的电力电子库中的通用整流桥臂模块,则同步6脉冲器的输出直接和三相整流桥的脉冲输入端相连。
同步脉冲触发器包括5个输入端和1个输出端,其6脉冲触发器模型 如图4-3所示。
①Alpha_deg:此端子为移相控制角信号的输入端,单位是度。 ② AB、BC、CA:三相电源的三线电压输入,同步线电压就是整流桥的三相交流电压的线电压。
③ BLOCK:触发器控制端,输入为0时,开放触发器;输入大于0时,则锁存触发器。故用于与触发器模块的开通与封锁操作。 ④ PLUSE:6脉冲输出信号。
15