电力电子课程设计报告

0.摘要和关键词：通过MATLAB 仿真软件，对于电力电子所学的交流和支流的转换，对于相应的仿真模型有了一定的了解，对于MATLAB 的操作也有了一定的熟悉。

1.课程设计的任务：

一）建立单相半波可控整流电路仿真模型：

1、对教材P43图2-1、P44图2-2和P46图2-4进行验证（假设交流电压有效值为220伏）。

2、改变直流侧负载电阻与电感值，观察各波形的变化。

3、改变晶闸管触发角，观察各波形的变化。

（二）建立单相全控桥式整流电路仿真模型：

1、对教材P47图2-5、P48图2-6进行验证（假设三相交流线电压有效值为380伏）。

2、改变直流侧负载电阻与电感值，观察各波形的变化。

3、改变晶闸管触发角，观察各波形的变化。

（三）建立P54图2.17所示的三相全控桥式整流电路仿真模型，假设三相交流线电压有效值为380伏，直流侧负载电阻为1欧姆，电感为20mH 。改变交流侧电感（0.001~0.1mH ）、晶闸管触发角，观察交流电压、直流电压与交流电流的波形。

（四）建立P106图3.4所示的升降压斩波电路仿真模型，假设15V E =，0.05mH L =，开关频率20kHz s f =。改变占空比，观察电感上电压、电流波形的变化情况。

（五）在P153图6.7所示的三相桥式SPWM 逆变电路中，假设500V d U =，三相负载电阻2R =Ω，负载电感10mH L =，开关频率1kHz s f =。并假设三相负载中含有电源，U 相电源电压50V U e =(50V 为峰值，频率为50Hz ，相位为0o ，三相互差120o )。

若每相电流有效值为35A ，请确定幅值调制率a m 的取值（a m 定义为正弦波调制信号峰

值与三角波载波信号峰值的比值，逆变电路输出相电压有效值0.612/a d U m U =相

若a m 取为0.8，每相电流有效值为35A ，则直流侧电压应取何值？

画出UN u 、U e 与U i 的波形。

（六）学习Demos 中的APF （有源滤波）和UPFC （Facts 模块）的示例。任选其一，观察系统的响应，分析其实现的原理，了解电力电子在电力系统中的作用，

2.前言：

通过该实践环节使学生了解电力电子系统仿真的基本原理与方法，掌握电力电子仿真软件的使用，加深对于电力电子基本容的理解与典型应用的认识。是的对于实际的运行情况有基本的认识。

3.报告正文：

1）单相半波可控整流仿真模型

电路图如右边：

验证图2-1：依序为：当延时时间为0.004s，R=10；延时时间为0.004S，R=20（改变电阻）;延迟时间为0.002，R=10（改变触发角）;的波形。

验证图2-2：依序为：当延时时间为0.004s，R=10，L=0.01H；延时时间为0.004S，R=20，L=0.1H（改变电感）;延迟时间为0.002，R=10，L=0.01H（改变触发角）;的波形。

验证图2-4：依序为：当延时时间为0.004s，R=10，L=0.01H；延时时间为0.004S，R=20，L=0.1H（改变电感）;延迟时间为0.002，R=10，L=0.01H（改变电感）;的波形。

2）单相桥式全控整流电路仿真模型

电路图如右边：

验证图2-5：依序为：当延时时间为1,4=0.003s，2,3=0.013s，R=100；延时时间为1,4=0.003s，2,3=0.013s，R=200（改变电阻）; 延时时间为1,4=0.008s，2,3=0.018s，R=100（改变触发角）的波形。

验证图2-6：依序为：当延时时间为1,4=0.003s，2,3=0.013s，R=10，L=0.1H；延时时间为1,4=0.003s，2,3=0.013s，R=20,L=0.01H（改变电阻电感）; 延时时间为1,4=0.008s，2,3=0.018s，R=10,L=0.1H（改变触发角）的波形。

3)三相桥式全控整流电路仿真模型

电路图如右边所示：

UA=UB=UC=220V,f=60Hz

验证图2-17：依序为：当触发角为1,4=0，2,3=0，直流侧：R=1，L=0.02H，交流侧L=0.0001H；当触发角为1,4=0，2,3=0，直流侧：R=1，L=0.02H，交流侧L=0.000001H（改变交流侧电感）; 当触发角为1,4=30，2,3=0，直流侧：R=1，L=0.02H，交流侧L=0.0001H（改变触发角）的波形。

4)升降压斩波电路仿真模型

所连接的电路图如右图所示：

验证图3-4：依序为：当E=15V,f=20KHz,L=0.01H,C=0.000001F,R=1,DELAY=0.004S; E=15V,f=20KHz,L=0.01H,C=0.000001F,R=1,DELAY=0.001S的电感上电压电流的波形。

这是经过放大的波形。

这是没经过的波形，可以看出改变触发角后的变化的不同趋势

5）三相桥式SPWM逆变电路

电路图如右边：

验证图6-7：假设Ud=500V,三相负载=2,负载电感L=10mH，开关频率f=1KH z,三相相差120.

4.总结与结论：

通过维持十天的课程设计，一方面，对于过去在电力电子课堂和电力电子应用上所学的各种波形有了深入的了解，对于其基本原理有了更加的认识，而另方面，对于仿真软件MATLAB 的操作更加熟练和得心应手。鉴于其为英文，也锻炼了自己动手查找解决问题的能力。仿真软件和实际情况确实存在差别，而器件的改动都会引起输出侧的巨大变化。另外，要注意仿真默认的频率为60HZ，而我国的实际为50HZ，观察波形要选择适当的横坐标和纵坐标，要放大，选择合适的步长与时间。

5.参考文献

1王兆安，黄俊.电力电子技术（第4版）. ：机械工业，2002

2一工，肖湘宁.现代电力电子技术原理与应用. ：科学，1999

3传琦主编.电力电子技术计算机仿真实验. ：电子工业，2006

4周渊深.电力电子技术与MATLAB仿真. ：中国电力，2005