12脉波整流电路MATLABSimulink仿真及谐波分析

12脉波不控整流系统中的环流分析

－ｒＪ　卵７期　２０１１年９月　电力电子技术　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｖｏ１．４５，Ｎｏ．９　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０１　１　

１２脉波不控整流系统中的环流分析　

刘　东，黄　进，胡浩峰　（浙江大学，电气学院，浙江杭州３１００２７）　

摘要：在多相大功率变频调速系统中，通常采用整流桥并联型多脉波不控整流系统抑制整流桥交流侧电流波　形畸变，减小输出直流电压脉动，提高整流侧电流等级。然而由于移相变压器次级绕组不匹配等原因，多脉波　不控整流系统存在一个直流环流。这里建立了并联型１２脉波不控整流系统的平均模型，对移相变压器次级绕　组输出电压不相等和次级绕组漏抗不匹配时产生的环流进行分析，实验结果验证了该平均模型的正确性。　关键词：整流器；平均模型；环流；移相变压器　中图分类号：ＴＭ４６１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００一ｌＯＯＸ（２０１１）０９—００１０—０３　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｆ　１２－ｐｕｌｓｅ　Ｄｉｏｄｅ　Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｕｎｄｅｒ　Ｕｎｂａｌａｎｃｅ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　

ＬＩＵ　Ｄｏｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｊｉｎ，ＨＵ　Ｈａｏ—ｆｅｎｇ　（ｇｈｅｊｉ￣ｇ　Ｕｎｗｅ￣ｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００２７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ－ｐｕｌｓｅ　ｄｉｏｄｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｌｅ　ｕｓｕａｌｌｙ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｉｎ　ｍｕｌｔｉ—ｐｈａｓｅ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ＡＣ　ｍｏｔｏｒ　ｄｒｉｖｅｓ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ＡＣ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ＤＣ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｒｉｐｐｌｅ，ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒａｔｉｎｇ．Ｂｕｔ　ａ　ｓｍａｌｌ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｍｉｓｍａｔｃｈ　ｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｕｎｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　ｐｈａｓｅ—ｓｈｉｆｔｉｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｗｉｎｄｉｎｇｓ　ｄｒａｓｔｉｃａｌｌｙ　ｃａｕｓｅｓ　ａ　ＤＣ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ．Ａｎ　ａｖｅｒａｇｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　１２一ｐｕｌｓｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｆ　１２・ｐｕｌｓｅ　ｄｉｏｄｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｄｅｒ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｍｉｓｍａｔｃｈ　ｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｕｎｂａｌａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｗｉｎｄｉｎｇｓ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｖａｌｉｄａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｖｅｒａｇｅｄ　ｍｏｄｅ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ａｖｅｒａｇｅｄ　ｍｏｄｅｌ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ；ｐｈａｓｅ—ｓｈｉｆｔｉｎｇ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ：Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．２００６Ｃ　１　１００５）；Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．Ｙ２００９０７０９２）　

matlab软件仿真实验（信号与系统）（1）

《信号与系统实验报告》

学院：信息科学与⼯程学院

专业：物联⽹⼯程

姓名：

学号：

⽬录

实验⼀、MATLAB 基本应⽤

实验⼆信号的时域表⽰

实验三、连续信号卷积

实验四、典型周期信号的频谱表⽰实验五、傅⽴叶变换性质研究

实验六、抽样定理与信号恢复

实验⼀MATLAB 基本应⽤

⼀、实验⽬的：学习MATLAB的基本⽤法，了解 MATLAB 的⽬录结构和基本功能以及MATLAB在信号与系统中的应⽤。

⼆、实验内容：

例⼀已知x的取值范围，画出y=sin(x)的图型。x=0:0.05:4*pi;

y=sin(x);plot(y)

例⼆计算y=sin(π/5)+4cos(π/4)例三已知z 取值范围，x=sin(z);y=cos(z);画三维图形。z=0:pi/50:10*pi;

x=sin(z);

y=cos(z);

plot3(x,y,z)

xlabel('x')

ylabel('y')zlabel('z')

例四已知x的取值范围，⽤subplot函数绘图。

参考程序：x=0:0.05:7;y1=sin(x);

y2=1.5*cos(x);

y3=sin(2*x);

y4=5*cos(2*x);

subplot(2,2,1),plot(x,y1),title('sin(x)')

subplot(2,2,2),plot(x,y2),title('1.5*cos(x)')

subplot(2,2,3),plot(x,y3),title('sin(2*x)')

subplot(2,2,4),plot(x,y4),title('5*cos(2*x)')

连续信号的MATLAB表⽰1、指数信号：指数信号Ae at在MATLAB中可⽤exp函数表⽰，其调⽤形式为：y=A*exp(a*t) (例取 A=1,a=-0.4)

参考程序：A=1;a=-0.4;t=0:0.01:10;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft);grid on;

MATLAB仿真三相桥式整流电路(详细完美)

- 1 - / 24 目录

摘要- 1 -

Abstract- 2 -

第一章引言- 3 -

1.1 设计背景- 3 -

1.2 设计任务- 3 -

第二章方案选择论证- 5 -

2.1方案分析- 5 -

2.2方案选择- 5 -

第三章电路设计- 6 -

3.1 主电路原理分析- 6 -

第四章仿真分析- 7 -

4.1 建立仿真模型- 7 -

4.2仿真参数的设置- 8 -

4.3 仿真结果及波形分析- 9 -

第五章设计总结- 22 -

致谢- 23 -

参考文献- 23 -

摘要

目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才MATLAB仿真三相桥式整流电路(详细完美)

- 2 - / 24 使用，而这个数字在本世纪初达到95%。

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。

随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。

此次课程设计要求设计晶闸管三相桥式可控整流电路，与三相半波整流电路相比，三相桥式整流电路的电源利用率更高，应用更为广泛。

基于Matlab／Simulink的电压暂降仿真与分析

介绍了检测电压暂降的有效值算法和傅里叶变换（FFT）算法，在Matlab环境下，针对四种冲击性负荷引起的电压变化进行仿真，并将有效值算法和傅里叶变换（FFT）算法相结合，检测了电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变，验证了这两种算法的有效性。仿真结果表明，在正常负荷相同的条件下，冲击性负荷的有功功率对于电压暂降的幅度和相位跳变均有明显的影响；而冲击性负荷的无功功率则主要影响电压暂降的幅度，对于相位跳变的影响很小。

标签：电压暂降；相位跳变；冲击性负荷

1 引言

电压暂降是指供电电压有效值在短时间内突然下降的现象，它是配电系统中常见的一种电压扰动[1]。我国将电压暂降定义为：电力系统中某点工频电压方均根值暂时降低至系统标称值的0.01～0.9p.u，并在短暂持续10ms～1min后恢复正常的现象。其主要的三个特征量是电压暂降幅值、电压暂降持续时间和电压相位跳变[2]。当电力系统发生短路故障、大容量电动机启动、变压器或电容器投切时，都可能会引起电压暂降，进而导致一些敏感性负荷误动或损坏，给企业带来经济损失。在对于电压暂降的检测方面，常用的方法有峰值电压法、有效值算法、基波分量法、基于瞬时无功功率理论的dq0变换方法和瞬时电压dq分解法等，其中的有效值算法是IEC61000-4-30（电能质量检测仪标准）推荐的测量方法，它具有计算量小、实现快捷、不易出错的特点，但是，该算法不能反应电压相位跳变，而利用傅里叶变换算法则可以检测电压的相位跳变[3]。本文将在Matlab环境下，针对冲击性负荷引起的电压变化进行仿真，并将有效值算法和傅里叶变换（FFT）算法相结合，从而实现电压暂降的三个特征量的快速检测。

2 电压暂降的检测算法

2.1 有效值算法简介

傅里叶变换是刻画函数空间和进行数值计算的主要方法，许多常见的微分、积分和卷积运算在经过傅里叶变换之后均可简化为一般的代数运算，从而使得在时域研究中较复杂的问题变得简单，另一方面也在频域中揭示了信号与系统的物理本质[5]。

matlab的simulink简易入门知识

matlab的simulink简易⼊门知识

Simulink的扩展模块库SimPowerSystems

——电⼒电⼦系统的建模和仿真⼯具

SimPowerSystems是在Simulink环境下进⾏电⼒电⼦系统建模和仿真先进⼯具。SimPowerSystems是Simulink下⾯的⼀个专⽤模块库，包含电⽓⽹络中常见的元器件和设备，以直观易⽤的图形⽅式对电⽓系统进⾏模型描述。模型可与其它Simulink模块的相连接，进⾏⼀体化的系统级动态分析。

⼀、SimPowerSystems专⽤模块库的特点：1. 使⽤标准电⽓符号进⾏电⼒系统的拓扑图形建模和仿真；

2. 标准的AC和DC电机模型模块；变压器；传输线；信号和脉冲发⽣器；HVDC

控制；IGBT模块和⼤量设备模型，有断路器，⼆极管，IGBT，GTO，MOSFET

和晶闸管；3. 使⽤Simulink强有⼒的变步长积分器和零点穿越检测功能，给出⾼度精确的

电⼒系统仿真计算结果4. 为快速仿真和实时仿真提供了模型离散化⽅法；

5. 提供多种分析⽅法，可以计算电路的状态空间表达、计算电流和电压的稳态

解、设定或恢复初始电流/电压状态、电⼒机械的潮流计算；6. 提供了扩展的电⽓系统⽹络设备模块，如电⼒机械，功率电⼦元件，控制测

量模块和3相元器件；7. 提供36个功能演⽰模型，可直接运⾏仿真；

8. 提供详细的⽂档，完整的描述了各个模块和使⽤⽅法，还有5个详细的案

例。

⼆、SimPowerSystems专⽤模块库的强⼤功能：

（⼀）SimPowerSystems中的模块SimPowerSystems中模块的数学模型基于成熟的电磁和机电⽅程，⽤标准的电⽓符号表⽰。它们可以同标准的Simulink模块⼀起使⽤建⽴包含电⽓系统和控制回路的模型。连接通过与SimPowerSystems提供的测量模块实现。SimPowerSystems拥有近100个模块，分别位于7个⼦模块库中。这些库模

块涵盖了以下应⽤范围：1. 电⽓⽹络（Electrical Sources & Elements）

6脉冲与12脉冲整流

6脉冲、12脉冲整流器原理与区别

摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述 6

脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率 UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。

一、理论推导

1、6脉冲整流器原理：

6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有 6个开关脉冲对6个可控硅分别

控制，所以叫6脉冲整流。

当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无

穷大，延迟触发角 a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：

xLx （jHiiat--sin SM--dn7at + —siiillai + —一-—smlT^t一- del 知

5 7 11 13 17 19

（1-1）

由公式（1-1 ）可得以下结论：

电流中含6K?1（ k为正整数）次谐波，即 5、7、11、13.••等各次谐波，各次谐波的有效值与

谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。

桥1的网侧电流傅立叶级数展开为:

■ Ij ■ tiuird ' wEdar- '、血_01 * ' Mtd lor * ' fiitl如 + . .} iA n 4 5 7 11 13 17 IP f

(1-2)600 0

400,0

200 0 W

0.0 ^200,0

-400.0

600 0

400 O

200,0

£ 0.0

-200 0

-4 00 0

图1.1计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形

2、12脉冲整流器原理:

12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组流器，使直流母线电流由 12个可控硅整流完成，因此又称为 12脉冲整流。 6脉冲整

F图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成 12相整流电路。

12脉冲整流器示意图（由 2个6脉冲并联组成）桥II网侧线电压比桥I超前30?,因网侧线电流比桥 I超前30?

基波及谐波功率计算 matlab

一、概述

基波及谐波功率计算是电力系统分析中的重要内容，它可以帮助工程师准确地评估电力系统中各种谐波对系统的影响，从而采取相应的措施进行调节和优化。Matlab作为一种强大的计算工具，可以很好地辅助工程师进行基波和谐波功率计算。本文将介绍如何使用Matlab进行基波和谐波功率计算的方法及其实现。

二、基波功率计算

在电力系统中，基波功率是指系统中电压和电流的正弦成分所对应的有功和无功功率。基波功率的计算方法通常是通过电压和电流的波形进行快速傅立叶变换（FFT），然后将得到的频谱分量与基波频率对应的幅值进行计算。Matlab提供了丰富的信号处理工具箱，可以很方便地实现基波功率计算。

1. 采集电压和电流数据

首先需要采集系统中的电压和电流数据，通常可以通过传感器采集或者从实际测量设备中读取。

2. 进行FFT变换

将采集到的电压和电流波形进行FFT变换，可以得到频谱分量和对应的幅值。

3. 计算基波功率

找到基波频率对应的幅值，并根据电压和电流的相位差计算出基波功率的实部和虚部，即得到系统中的基波有功和无功功率。

三、谐波功率计算

除了基波功率外，系统中的谐波功率也是需要进行计算和分析的重要内容。谐波功率是指系统中各种非整数倍频率成分所对应的有功和无功功率，它们通常会对系统的稳定性和设备的寿命造成影响。Matlab可以很好地辅助计算系统中的谐波功率，以下是具体的实现方法。

1. 滤除基波频率成分

首先需要通过滤波器或者其他方法将采集到的电压和电流波形中的基波频率成分去除，只保留谐波成分。

2. 计算谐波功率

对于每个谐波成分，进行FFT变换并计算其幅值，然后根据电压和电流的相位差计算出谐波的有功和无功功率。

3. 总谐波功率

将各个谐波成分的功率求和，即可得到系统中的总谐波有功和无功功率。

四、Matlab实现

Matlab提供了丰富的工具箱和函数，可以很方便地实现基波和谐波功率的计算。用户可以通过编写脚本或者函数的方式来实现上述的计算过程，也可以直接调用Matlab提供的相关函数来进行计算。以下是一段简单的Matlab代码示例：

matlab仿真单相桥式全控整流电路

设计课题: 单相桥式全控整流电路

姓名:

学院: 信息工程学院

专业: 电子信息科学与技术

班级: 09级

学号:

日期 2010-2011第三学期

指导教师: 李光明张军蕊

1 单相桥式全控整流电路

一、问题描述及工作原理

1、单相桥式全控整流电路（电阻性负载）

单相桥式全控整流电路（电阻性负载）如图1所示，电路由交流电源、整流变压器、晶闸管、负载以及触发电路组成。我所要分析的问题是α为不同值时，输出电压及电流的波形变化。

u1Tu2udRidab VT1VT3VT2VT4i2

图1

其工作原理如下：

（1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。

（2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。

（3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。

（4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。

基于自耦变压器的18脉波整流系统分析及Matlab仿真.doc

基于自耦变压器的18脉波整流系统分析及

Mat lab仿真

针对三相大功率整流技术存在谐波含量多、功率因数不高等问题，为

减少谐波电流对电网的干扰，解决高频脉宽调制

(Pulse-Width Modulation,

PWM)整流成本高、开关损耗大、效率不高的问题，首先分析多脉波整流

器的移相变压器结构和绕组连接方式，结果表明自耦变压器具有理想的

输入特性指标，等效视在功率大大小于变压器输出功率，可减小变压器

体积并降低价格；然后分析基于自耦变压器移相方式的

18脉波整流系

统的工作原理及特性，并利用

Matlab/Simulink

对设计的电路结构进行仿真验证，结果表明该自耦变压器等效视在功率

仅为输出功率的

16%，网侧输入电流中仅含

18k±l次特征谐波

，比 12脉

波整流波形质量得到进一步提高.

己

关键词：

18脉波整流；自稱变压器；视在功率；

Mat lab； Si mu 1 ink

TM422； TP391.9A

Analysis and Matlab simulation on 18-pulse rectification

system based on auto-transformer

MA Xigcng, BAI Lina

(College of Info. & Control Eng.，China Univ. of Petroleum, Dongying

Shandong 257061, China)

Abstract： Towards the problems such as many harmonic waves

and low power factor with three-phase high-power rectifier,

to decrease the disturbance caused by harmonic current and solve

the issues that high-frequency Pulse-Width Modulation(PWM) rectifier

simulink二极管整流电路

Simulink是一种基于模型的设计和仿真软件，可以用来模拟各种电路系统。在这篇文章中，我们将介绍如何使用Simulink建立一个基于二极管的整流电路。

整流电路是一种将交流信号转换为直流信号的电路。二极管是完成整流的最基本元件，因为它只允许电流在一个方向上流动。整流电路分为半波整流电路和全波整流电路，本文将以半波整流电路为例。

首先，我们需要在Simulink中选择"Simulink Library Browser"，然后找到"Sources"类别，从中拖入"Signal Generator"组件。在"Signal Generator"组件的属性栏中，将信号类型设置为正弦波，幅值设置为5V，频率设置为50Hz。该组件的输出将是一个正弦波信号。

接下来，我们需要添加一个二极管，其正极连接到信号发生器的输出端，负极连接到电容器上。电容器用来平滑整流后的输出电压。在Simulink中选择"Simulink Library Browser"，然后找到"Sources"和"SimPowerSystems"类别，从中拖入"Diode"和"Capacitor"组件。将"Diode"连接到信号发生器的输出端，然后将"Capacitor"的一个端子连接到"Diode"的负极，另一个端子连接到负极电源。

现在，我们需要添加一个电阻，其一端连接到电容器的正极，另一端连接到地线。该电阻的作用是将电容上存储的电能释放出来，以产生平滑的输出电压。在Simulink中选择"Simulink Library Browser"，然后找到"SimPowerSystems"类别，从中拖入"Resistor"组件。将"Resistor"连接到电容器的正极，另一端连接到地线。

最后，我们需要添加一个示波器，以便查看整流输出电压的波形。在Simulink中选择"Simulink Library Browser"，然后找到"Sinks"类别，从中拖入"Scope"组件。将"Scope"连接到电容器的正极。