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运动控制仿真实验报告

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——晶闸管三相全控桥式整流仿真实验

——实用Buck变换仿真实验

晶闸管三相全控桥式整流仿真实验(大电感负载)

原理电路：

输入三相交流电，额定电压380伏（相电压220伏），额定频率50Hz，星型联接。输入变压器可省略。为便于理解电路原理，要求用6只晶闸管搭建全控桥。

实验内容：

1、根据原理框图构建Matlab仿真模型。所需元件参考下表：

仿真元件库：Simulink Library Browser

示波器Simulink/sink/Scope

要观察到整个仿真时间段的结果波形必须取消对输出数据的5000点限制。

要观察波形的FFT结果时，使能保存数据到工作站。仿真结束后即可点击仿真模型左上方powergui打开FFT窗口，设定相关参数：开始时间、分析波形的周期数、基波频率、最大频率等后，点Display即可看到结果。

交流电源SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source

设定频率、幅值、相角，相位依次滞后120度。

晶闸管SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor

6脉冲触发器SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks/Synchronized 6-Pulse Generator 设定为50Hz，双脉冲

利用电压检测构造线电压输入。Block端输入常数0.

输出通过信号分离器分为6路信号加到晶闸管门极，分离器输出脉冲自动会按顺序从1到6排列，注意按号分配给主电路对应晶闸管。

电阻、电容、电感SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch

设定参数

负载切换开关SimPowerSystems/Elements/Breaker

设定动作时间

信号合成、分离Simulink/Signal Routing/Demux,Mux

电流傅立叶分解SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete Fourier

设定输出为50Hz，基波

有效值SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete RMS value

设定为50Hz

位移功率因数计算Simulink/User-Difined Functions/Fcn

将度转换为弧度后计算余弦

常数Simulink/Sources/Constant

增益Simulink/Math Operations/Gain

乘除运算Simulink/Math/Divide

显示Simulink/sinks/Display

电压检测SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement

电流检测SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement

2、带阻感负载，电感0.1H, 设定触发角为30度：起动时基本负载20欧，0.3秒后并联一

个2欧姆电阻。

仿真设定：Configuration Parameters/Solver options

Type Variable-step Solver Ode23s

Max step size 1e-6 Relative tolerance 1e-5，其它不变

仿真时间0.6秒。

在MATLAB搭建的仿真电路如图：

仿真电路解释：

：代表6个晶闸管全控桥。

：代表触发角为30度，和6路脉冲分配。

：代表负载部分，R=20Ω，R1=2Ω，R4=0.1H（R4为电感），step为阶跃信号，0.3秒后产生阶跃，闭合开关。

：代表测量值。Ia代表a相电流有效值。I1代表输入电流的基波幅值，angle代表触发角，Vo输出电压有效值。

分析下列波形：

1）输入相电压、相电流；

a相的电流ia和三相电压波形如下：

2）输出电流（滤波前、后；突加负载前后）、输出电压；

输出电流：

输出电压：

3）1号晶闸管电压、电流；

4）输入电流的有效值、输入电流基波幅值、相角和输入功率因数。可以利用仿真库中相应检测元件自动检测、计算。

由图可知：输入电流的有效值140A，输入电流基波幅值189.1A，相角30.01°，输入功率因数cos30.01=0.866

5）输出电压平均值在轻载和重载下的稳态值。

输出电压平均值在轻载和重载下的有效值都为319.9V，平均值大约为为314.6V

6）将功率因数、输出电压平均值与教材公式计算的理论值比较。

有效值为U2=220/2,Ud=2.34U2cos30=315.2V

由于电感不可能无穷大，电感上存在压降，所以实际输出电压小于理论电压

3、

1>改变触发角大于60度，重复以上实验，分析实验结果。将触发角改为80°时，输出电压波形

输出电压平均值变小。由于电感的作用，出现了负的部分

输出电流波形：

放大后如图：

1号晶闸管电压、电流：

2>输入电流的有效值、输入电流基波幅值、相角和输入功率因数由系统检测元件检测如下：

由图可知：输入电流的有效值28.09A，输入电流基波幅值37.94A，相角79.98°，输入功率因数1+cos（140）=0.234

3>输出电压平均值在轻载和重载下的稳态值：