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多重化整流电路仿真报告

多重化整流电路仿真报告
多重化整流电路仿真报告

(1)得到相位彼此相差30o 、大小相等的12相电压。

(2)强化三相桥式全控整流电路的调试方法、仿真过程,了解触发电路与主电路的同

步问题。

(3)通过仿真掌握两重12脉冲整理电路的组成,两重12脉波整流电路对交流电压、

主电路、控制驱动电路的要求。

二、仿真原理

采用多重连接不仅可以减少交流输出电流的谐波,同时也可减少直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率,因而可减少平波电抗器。为了简化分析,下面均不考虑变压器漏抗引起的重叠角,并假设整流变压器各绕组的相电压之比为1:1:√3.

如图(1)所示是移相30o 构成串联两重链接电路的原理图,利用变压器二次绕组接法的不同,使两组三相交流电源间相位错开30o ,从而使输出整流电压ud 在每个交流电源周期中脉动12次,故该电路为12脉冲整流电路。整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成30o 、大小相等的两组电压,接到相互串联的2组整流桥。因绕组接法不同,为得到两组大小相等的线电压,变压器绕组和两个二次绕组的匝数比设置为1:1:√3.

图(1)所示是移相30o

构成串联两重链接电路的原理图

根据仿真原理图可得,整个系统包含三相电压源、三相变压器、控制系统、两个三相整流电路和负载。其中三相电压源相与相间的有效值为220V ;变压器1的变比为1:1且原边和副变的接法均为星形,变压器2的变比为1:√3且原边和副变的接法分别为为星形和三角形,通过上边的接法两个变压器副变的电压相位角相差30o 和电压的线电压相等,负载采用阻性负载。

+

+

-

A B a2b2a3b3

根据上面的仿真原理分析,在Matlab 软件中搭建了整个系统的仿真模型图,如图(2)所示。三相变压器用两个单相变压器代替但是匝数比和绕组连接方式不变,三相整流桥利用搭建的子系统代替,控制电路也利用子系统来代替。下面重点介绍控制子系统和三相整流电路。

图(2)仿真模型图

控制电路需要跟随电压的输入,产生正确的触发脉冲来控制晶闸管的导通和关断。根据上面的分析可知两个变压器的输出电压相位相差一个相位角,所以触发脉冲也需要相差30o ,易知整流桥1 的触发脉冲超前整流桥2 的触发脉冲30o ,控制子系统的内部仿真图如图(3)所示。通过采样三相相电压分别输到AB 、BC 、CA 端口,移相角设

图(3)控制系统子电路

i -i -

i -

i -A

B C

a b c

Transformer (Two Windings)2

a b c

dc+

dc-

dc+

dc-

置为0,同步6脉冲生成器生成6路触发脉冲。变压器1副变的电压和触发脉冲如图(4)所示,变压器2副变的电压和触发脉冲如图(5)所示。通过比较可知变压器2 的电压和触发脉冲分别滞后变压器30o 。

图(4)变压器1副变三相电压和触发脉冲

图(5)变压器1副变三相电压和触发脉冲

三相整流电路采用常用的三相全桥电路,其仿真的模型图如图(6)所示,控制电路生成的触发信号经过分相后分别送到对应相。

图(6)三相全桥整流电路仿真图

1000

-5

a

a

a

a

a

a

仿真过程中的参数设置如下:三相电压源最大值为380V频率为50Hz;变压器参

数分别为Y/Y变比为1:1和Y/△变比为1:√3;电阻阻值为10Ω;仿真时间为0.04S,仿真参数选择ode23s。

仿真后得到的输出电压波形如图(7)中U0,明显的得到在一个周期中电压脉动

12次,因为是电阻负载,所以电流波形和电压波形同相位如图(7)中的I o所示。

图(7)输出电压U0和输出电流波形Io

该仿真电路网侧图电流波形如图(8)所示。a图为变压器1副变a相电流波形图,从图中可以看出电流波形不断发生周期性的变化,其电流值得大小和负载电流的幅值

相等;b图为变压器2 副变的电流波形图,从图易得电流波形和变压器1 副变相同,

只是两者相差一个角度,通过前面的分析可知相差的角度为30o,由于变压器绕组连接方式不同而引起的;c图为a相的总输入电流,为变压器1和变压器2原边电流之和。

ia1

a图变压器1副变a相电流波形图

ia2

b图变压器2副变a相电流波形图

ia

c图 a相的总输入电流

图(8)电流仿真波形

对a相的总输入电流进行傅里叶分析,所得分析后的波形如图(9)所示,由分析结果可知,总的输入电流谐波含量THD为16.68%。进一步可得基波幅值I m1和n次谐波幅值I mn总分别如下。

I m1=(4√3*I d)/π

I mn=(4√3*I d)/nπ(n=12k+1,k=1,2,3…)

即输入电流谐波次数为12k+1,其幅值与次数成反比而降低。

四、仿真分析与总结

通过多重化整流电路的仿真,对多重化电路的工作原理和电路特性有了进一步的了解。通过仿真的电流波形,可以得到多重化整流电路,可以再相同的开关器件容来那个下提高变流电路的输出容量,在扩容的同时也减少了输出电流的谐波含量,给设计滤波电路带来了便利。在仿真过程特别需要注意的就是主电路的触发脉冲以及变压器的变比和绕组联接形式,变压器的不同联接方式决定着触发脉冲,因此触发脉冲应具有跟随三相电压的能力,才能产生正确的输出脉冲。通过仿真电路的输出电流的傅里叶分析,得到两重整流能降低输出电流的谐波含量。

整个仿真过程中,遇到各种各样的问题,通过自己不断的摸索和查阅资料,成功的克服这些问题。通过仿真加深了对整流的认识,也提高了自己进行仿真的能力,但是自己还有很多不足,比如没有进行将两重串联整流和并联整流进行对比以及两重整流和三重整流的对比分析,接下来将继续对有关问题进行深入学习。

基于MATLAB的整流电路仿真分析

密级:公开 科学技术学院 NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR (2008—2012年) 题目基于MATLAB的整流电路仿真分析 学科部: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 起讫日期:

目录 摘要 ............................................................................................................... Ⅰ矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。Abstract . (Ⅱ) 第一章三相桥式全控整流电路的仿真....................................................... 0聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 1.1 电路的构成及工作特点.................................................................. 0残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 1.2 建模及仿真...................................................................................... 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.3参数设置及仿真............................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.4 故障分析.......................................................................................... 3謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.5 小结.................................................................................................. 4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。第二章基于MATLAB的单相桥式整流电路仿真分析................................. 5茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.1单相桥式半控整流电路................................................................ 5鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.2 单相桥式半控整流电路带纯电阻性负载情况............................ 7籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.3 单相桥式全控整流电路.............................................................. 12預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 2.4 单相桥式全控整流电路带纯电阻性负载情况.......................... 14渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 2.5 单相桥式全控整流电路带电阻电感性负载情况...................... 16铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。结论 .............................................................................................................. 18擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。参考文献:................................................................................................... 19贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。致谢 .............................................................................................................. 20坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

二十四脉波整流资料全

3.24脉波整流机组 整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。整流机组的设计、结构特点和保护方式关系到整个直流牵引供电系统的正常运行。目前,为了提高直流电的供电质量,降低直流电源的脉动量,城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组,一般都由两台相同容量l2脉波的整流变压器[9]和与之匹配的整流器共同组成。 3.124脉波整流机组的作用及要求 在地铁供电系统中,牵引变电所高压侧的电压多为35kV AC(或33kV AC),而接触网的电压为1500V DC(或750V DC),所以需要降压和整流。整流机组包括整流变压器和整流器,其作用是将35kV AC(或33kV AC)降压、整流,输出1500V DC(或750V DC)电压供给地铁接触网,实现直流牵引。地铁牵引变电所一般设于地下,所以整流机组也安装在地下室。 整流变压器宜采用干式、户、自冷、环氧树脂浇注变压器,其线圈绝缘等级为F 级,线圈温升限值为70K/90K(高压,低压),其承受极限温度为155℃,铁心温升在任何情况下不应产生损坏铁心金属部件及其附近材料的温度。在高湿期可能产生凝露,应采取措施防止凝露对设备的危害。 整流器采用自然风冷式,适用于户安装。整流器柜宜采用独立式金属柜,二极管及其它元件的布置应考虑通风流畅、接线方便,同时便于维护、维修。整流器与外部连接的跳闸信号采用接点方式,报警信号采用数字方式。柜的上部及底部开口,采取措施防止小动物进入,正面和后面有门,各部件与柜应绝缘。整流变压器应从结构上进行优化设计,以抑制谐波的产生,减少电磁波干扰。整流机组产生的谐波电流应满足国家标准的规定,并满足我国电磁兼容相应的标准[10]。 根据IEC164规定,地铁作为重型牵引负荷,其负荷等级为VI级,整流机组设备的负荷特性满足如下要求:100%额定负荷时可连续运行;150%额定负荷时可持续运行2h;300%额定负荷时可持续运行1min。整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有1个损坏时,能全负荷正常运行。整流器每个臂并联整流管的电流不平衡度小于10%。直流侧空载情况下,整流变压器施加35×(1+0.05)kV的交流电压时,直流侧

RC正弦波振荡器电路设计及仿真

《电子设计基础》 课程报告 设计题目: RC正弦波振荡器电路设计及仿真学生班级: 学生学号: 学生姓名: 指导教师: 时间: 成绩: 西南xx大学 信息工程学院

一.设计题目及要求 RC正弦波振荡器电路设计及仿真,要求: (1)设计完成RC正弦波振荡器电路; (2)仿真出波形,并通过理论分析计算得出频率。 二.题目分析与方案选择 在通电瞬间电路中瞬间会产生变化的信号且幅值频率都不一样,它们同时进入放大网络被放大,其中必定有我们需要的信号,于是在选频网络的参与下将这个信号谐振出来,进一步送入放大网络被放大,为了防止输出幅值过大所以在电路中还有稳幅网络(如图一中的两个二极管),之后再次通过选频网络送回输入端,经过多次放大稳定的信号就可以不断循环了,由于电路中电容的存在所以高频阻抗很小,即无法实现放大,且高频在放大器中放大倍数较小。 三.主要元器件介绍 10nf电容两个;15kΩ电阻一个;10kΩ电阻三个;滑动变阻器一个;2.2k Ω电阻一个;二极管两个;运算放大器;示波器 四.电路设计及计算 电路震荡频率计算: f=1/2πRC

起振的复制条件:R f/R i>=2 其中R f=R w+R2+R3/R d 由其电路元件特性 R=10KΩ C=10nF 电路产生自激震荡,微弱的信号1/RC 经过放大,通过反馈的选频网络,使输出越来越大,最后经过电路中非线性器件的限制,使震荡幅度稳定了下来,刚开始时A v=1+R f/R i >3。 平衡时A v=3,F v=1/3(w=w0=1/RC) 五.仿真及结果分析 在multisim中进行仿真,先如图一连接好电路,运行电路,双击示波器,产生波形如下图 图2 刚开始运行电路时,输出波形如图2,几乎与X轴平行,没有波形输出。

三相电压型PWM整流器及仿真

三相电压型PWM整流器及仿真

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

电力电子课程设计课程设计报告 题目:三相电压型PWM整流器与仿真 专业、班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: 2015年 1 月 6 日 内容得分 1、三相桥式电路的基本原理(10分) 2、整流电路基本原理(10分) 3、pwm控制的基本原理(10分 4、三相电压型pwm整流电路仿真模型(30分) 5、结果分析(30分) 6、程序文件(10分) 总分

摘要:叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上,使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真,仿真结果证明了方法的可行性。 关键词:整流器;PWM;simulink

目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (4) 2.3 pwm控制的基本原理 (6) 2.4 PWM整流器的发展现状 (6) 三设计内容 (8) 3.1 仿真模型 (8) 3.2 各个元件参数 (11) 3.3 仿真结果 (13) 3.4 结果分析 (15) 四总结 (15) 五参考文献 (15)

一任务书 1.1 题目 三相电压型PWM整流器仿真 1.2 设计内容及要求 设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数,并使用MATLAB软件搭建其仿真模型并验证。 设计要求(pwm整流器仿真模型参数): (1)交流电源电压600V,60HZ (2)短路电容30MVA (3)外接负载500kVar,1MW (4)变压器变比 600/240V (5)0.05s前,直流负载200kw,直流电压500V,0.05s后,通过断路器并联一个相同大小的电阻。 1.3 报告要求 (1)叙述三相桥式电路的基本原理 (2)叙述整流电路基本原理 (3)叙述pwm控制的基本原理 (4)记录参数(截图) (5)记录仿真结果,分析滤波结果 (6)撰写设计报告 (7)提交程序源文件

并联多重12脉可控整流电路

. . 辽宁工业大学电力电子技术课程设计(论文) 题目:并联多重12脉可控整流电路(220V/200A) 院(系):电气工程学院 专业班级: 学号: 学生: 指导教师:(签字) 起止时间:

课程设计(论文)任务及评语 院(系):电气工程学院教研室:电气 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要 近些年来随着电力电子技术的快速发展,电力电子技术已广泛应用于各个领域。直流整流器是以电力电子技术为基础发展起来的。它是利用电力电子技术的基本特点以小信号输入控制很大的功率输出,放大倍数极高,这就是电力电子设备成为强、弱电之间接口的基础。利用这一特点能获得节能、环保、高效、高可靠性、安全良好的经济效益。 整流电路是将交流电能变为直流电能的一种装置,整流电路是电力电子电路中出现最早的一种。它的发展还与其他许多基础学科有着紧密的联系,如微电子技术、计算机技术、拓扑学、仿真技术、信息处理与通信技术等等。每一门学科或专业技术的重大发展和突破都为电力电子技术的发展带来了巨大的推动力。 关键词:整流电路;触发电路;保护电路;MATLAB仿真

目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计容 (1) 第2章并联多重12脉整流电路设计 (3) 2.1并联多重12脉整流电路总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1主电路设计 (4) 2.2.1触发电路设计 (5) 2.2.2保护电路设计 (6) 2.3元器件型号选择 (7) 2.3.1主电路参数选择 (7) 2.3.2晶闸管参数选择 (8) 2.4系统调试或仿真、数据分析 (9) 2.4.1 MATLAB仿真软件简介 (9) 2.4.2并联12脉波整流电路建模 (9) 2.4.3并联12脉波整流电路仿真波形及数据分析 (10) 第3章课程设计总结 (12) 参考文献 (13)

电力电子电路设计与仿真

1 设计 1.1 总体设计 根据本课题需要,我们需要设计一个逆变电源装置。我们需要设计出输入输出滤波电路、逆变电路、驱动电路、检测电路、保护电路等模块并设计出其参数,其结构框图如Figure 1 所示。 Figure 1 总体结构框图 1.2 逆变电源装置的主电路设计 电网的交流电经过二极管不控整流电路将交流电转换成脉动的直流电,经过直流滤波电路,使脉动的直流电的电压波形变得更加平滑,变成有一定纹波的稳压电源,经过三相逆变电路后,输出为三相交流电,再通过隔离变换电路,滤除三相交流电的直流成分,再经过输出滤波器,此时输出的三相交流电就能很好带动负载并能很好的的满足课题的需求。 Figure 2 主电路原理框图

1.2.1 负载参数的计算 Figure 3 等效负载 Ⅰ 负载电阻最小值 Ⅱ 负载电感最小值

1.2.2 滤波电容参数的计算 滤波电容与负载并联,对逆变电路输出电流影响较大,所以设计滤波电路时,先选择设计滤波电容。首先取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍 即 则有 我们取 。7个 250V 50HZ 交流电路用于60HZ时耐压降为60%。 即:250×0.6=150V > 110V

1.2.3 滤波电感参数的计算 滤波电感的作用是减小输出电压的谐波电压,保证基波电压的传输,即电感不可太大也不可以太小。选取的电感参数应满足以下几个条件:①滤波电路的固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率,② 不应太大而接近于1,③ 应该较小 我们取 ,则有 实取L =1.6mH,则有 此时滤波电路的固有频率为

1.2.4 逆变电路的输出电压 Figure 4 逆变输出后的等效图 Ⅰ 空载 Ⅱ ①额定负载

三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验

基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告 13351040施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图: 图1 图2

1、带电阻负载时 当a≤60°时,电压波形均连续,对于电阻负载,电流波形与电压波形形状相同,也连续。 当a>60°时,电压波形每60°中的后一部分为零,电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。 分析可知α角的移相范围是0°--120°。 2、带阻感负载时 a≤60°时,电压波形连续,输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似,但得到的负载电流波形却有差异。电容的容值越大电流波形就越平缓,近于水平直线。 a >60°时,电压波形则出现负值,是因为环流的作用使得电压反向。 分析可知α角的移相范围是0°--90°。 二、仿真过程与结果: 设置三个交流电压源Va,Vb,Vc相位差均为120°,得到桥式全控的三相电源。6个信号发生器产生整流电路的触发脉冲,六个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序依次给出,相位差依次为60°。 设置电源频率为50Hz:

三、仿真结果 1、带电阻负载:R=100Ω,无电容(1)α=0°时各波形如下: (2)α=30°各波形如下: (3)α=60°各波形如下:

(4)α=90°各波形如下: 2、带阻感负载:R=100Ω,H=1H (1)α=0°各波形如下:

(2)α=30°各波形如下: (3)α=60°各波形如下:

(4)α=90°各波形如下: (可以看到,和理论符合得很好,说明各参数设置合理,电路的工作状态接近于理想情况) 实验总结: 通过此次仿真实验,让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻,反正就是熟能生巧,然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。虽然是验证性的实验,但是还是收获比较多。

三相半波桥式(全波)整流及六脉冲整流电路

三相半波桥式(全波)整流及六脉冲整流电路 1. 三相半波整流滤波 当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时,三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中,三相中的每一相都和单独形成了半波整流电路,其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o 叠加,并且整流输出波形不过0点,其最低点电压 式中Up——是交流输入电压幅值。 并且在一个周期中有三个宽度为120o的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流 时的电容量都小。 图1 三相半波整流电路原理图 2. 三相桥式(全波)整流滤波 图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3是它们的整流波形图。图3(a)是三相交流电压波形;图3(b)是三相半波整流电压波形图;图3(c)是三相全波整流电压波形图。在输出波形图中,N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值,虚线以下和各正弦波的交点以上(细虚线以上)的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。

图2 三相桥式全波整流电路原理图 由图1和图2可以看出,三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构是有区别的。 (1)三相半波整流电路只有三个整流二极管,而三相全波整流电路中却有六只整流二极管; (2) 三相半波整流电路需要输入电源的中线,而三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 图3 三相整流的波形图 ①三相半波整流波形的脉动周期是120o而三相全波整流波形的脉动周期是60o; ②三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值:三相半波整流波形的脉动幅度是: (1) 式中U——脉动幅度电压;Up是正弦半波幅值电压,比如有效值为380V的线电压, 其半波幅值电压为: (2)

数字电路实验Multisim仿真

实验一 逻辑门电路 一、与非门逻辑功能的测试 74LS20(双四输入与非门) 仿真结果 二、 或非门逻辑功能的测试 74LS02(四二输入或非门) 仿真结果: 三、与或非门逻辑功能的测试 74LS51(双二、三输入与或非门) 仿真结果: 四、异或门逻辑功能的测试 74LS86(四二输入异或 门)各一片 仿真结果: 二、思考题 1. 用一片74LS00实现Y = A+B 的逻辑功能 ; 2. 用一片74LS86设计 一个四位奇偶校验电路; 实验二 组合逻辑 电路 一、分析半加器的逻辑功能 二. 验证

的逻辑功能 4.思考题 (1)用两片74LS138 接成四线-十六线译码器 0000 0001 0111 1000 1111 (2)用一片74LS153接成两位四选一数据选择器; (3)用一片74LS153一片74LS00和接成一位全加器 (1)设计一个有A、B、C三位代码输入的密码锁(假设密码是011),当输入密码正确时,锁被打开(Y1=1),如果密码不符,电路发出报警信号(Y2=1)。 以上四个小设计任做一个,多做不限。 还可以用门电路搭建 实验三触发器及触发器之间的转换 1.D触发器逻辑功能的测试(上升沿) 仿真结果; 2.JK触发器功能测试(下降沿) Q=0 Q=0略

3.思考题: (1) (2) (3)略 实验四寄存器与计数器 1.右移寄存器(74ls74 为上升沿有效) 2.3位异步二进制加法,减法计数器(74LS112 下降沿有效) 也可以不加数码显示管 3.设计性试验 (1)74LS160设计7进制计数器(74LS160 是上升沿有效,且异步清零,同步置数)若采用异步清零: 若采用同步置数: (2)74LS160设计7进制计数器 略 (3)24进制 83进制 注意:用74LS160与74LS197、74LS191是完全不一样的 实验五555定时器及其应用 1.施密特触发器

电路设计与仿真报告完成版

实验一用硬件描述语言设计电路 一、实验目的 用硬件描述语言AHDL(Altera HardwareDescription Language)、Verilog HDL等自主设计电路,完成相应功能。 二、实验程序 1、比较器设计(采用VerilogHDL语言) modulecompare_n(x,y,xey,xgy,xsy); input [3:0]x,y; outputxey,xgy,xsy; regxey,xgy,xsy; always@(x or y) begin if (x==y) xey=1; elsexey=0; if (x>y) xgy=1; elsexgy=0; if (x

begin count<=0; temp1<=~temp1; end else count<=count+1; end always@(negedgeclockin) begin if(count==1) temp2<=~temp2; end assignclockout=temp1^temp2; endmodule 实验波形 给定的时钟clockin周期为20ns,经过MAX+plusⅡ仿真后得到如下波形: 从上面的波形可以看出,输出信号的频率变为输入时钟信号频率的三分之一,实现了三分频。

基于simulink的单相桥式整流电路的仿真

基于simulink 的单相桥式整流电路的仿真 11电牵3班8号xx 关键字:单相桥 全控 整流 simulink 本次实验主要为利用simulink 中的块原件来构建电力电子中的一种基本整流电路——单相桥式全控整流电路,整流电路是出现最早的电力电子电路,电路的功能是将交流电变为直流电在整流电路的设计过程中,需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。如果通过实验来验证, 需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤, 这样使得设计耗资大,效率低, 周期长。现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法, 可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。 Matlab 是一种计算机仿真软件, 它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。Simulink 是基于框图的仿真平台, 它挂接在Matlab 环境上,以Matlab 的强大计算功能为基础, 用直观的模块框图进行仿真和计算。其中的电力系统(Power System )工具箱是专用于RLC 电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。以Matlab7.0 为设计平台, 利用Simulink 中的Pow er System 工具箱来搭建整流电路仿真模型,设置参数进行仿真。 一、 单相桥式全控整流电路工作原理 1、阻感负载的工作情况 电路分析 在u 2正半周期 触发角α处给晶闸管VT 1 和VT 4加触发脉冲使其开通,u d =u 2。负载 电感很大,i d 不能突变且波形近似为一条水平 线。u 2过零变负时,由于电感的作用晶闸管 VT 1和VT 4中仍流过电流i d ,并不关断。 ωt=π+α时刻,触发VT 2和VT 3,VT 2和VT 3 导通,u 2通过VT 2和VT 3分 别向VT 1和VT 4 施加反压使VT 1和VT 4关断,流过VT 1和VT 4 的电流迅速转移到VT 2和VT 3上,此过程称为 换相,亦称换流。 假设负载电感很大,负载电流i d 连续且 波形近似为一水平线。 2、基本数量关系 晶闸管移相范围为90?,因为当α = 90? 时, Ud =0。整流电路输出平均电流I d 和SCR 的 电流平均值I dT 变压器二次侧电流i 2的波形为正负各180?的 矩形波,其相位由α角决定,有效值I 2=I d 。 整流电路输出平均电压 T L u 1u i i ?+===απαα απ ωωπcos 9.0cos 22)(d sin 21222d U U t t U U R U I d =d d dT 21I I =

整流电路习题

第3章交流-直流变换器习题(1) 第1部分:填空题 1.电阻负载的特点是,在单相半波可控整流电阻性负载电路中,晶闸管控制角α的最大移相范围是。 2.阻感负载的特点是,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中,晶闸管控制角α的最大移相范围是,其承受的最大正反向电压均为,续流二极管承受的最大反向电压为(设U2为相电压有效值)。 3.单相桥式全控整流电路中,带纯电阻负载时,α角移相范围为,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和;带阻感负载时,α角移相范围为,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和;带反电动势负载时,欲使电阻上的电流不出现断续现象,可在主电路中直流输出侧串联一个。 4.单相全控桥反电动势负载电路中,当控制角α大于不导电角时,晶闸管的导通角 = ; 当控制角小于不导电角时,晶闸管的导通角= 。 5.从输入输出上看,单相桥式全控整流电路的波形与的波形基本相同,只是后者适用于输出电压的场合。 6.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中,空载时,输出电压为,随负载加重U d逐渐趋近于,通常设计时,应取RC≥T,此时输出电压为U d≈U2(U2为相电压有效值)。 7.填写下表

单相整流电路比较

第2部分:简答题 1.如题图3-1所示的单相桥式半控整流电路中可能发生失控现象,何为失控,怎样抑制失控 题图3-1 题图3-2 2.单相全波可控整流电路与单相桥式全控整流电路从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的,那么二者是否有区别呢 3.题图3-2为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗试说明:①晶闸管承受的最大反向电压为2;②当负载是电阻或电感时,其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 第3部分:计算和画图题 1.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:①作出ud、id、和i2的波形;②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2; ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 2.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作,设交流电压有效值U2=220V,控制角=rad,负载电阻Rd=5Ω,试求:(1)输出电压的平均值Ud ;(2)输出电流有效值I。 3.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管,电路如题图3-3所示,U2=100V,电阻电感负载,R=2Ω,L值很大,当=60°时求流过器件电流的有效值,并作出ud、id、iVT、iD的波形。 题图3-3

数字电路仿真实验报告

数字逻辑与CPU 仿真实验报告 姓名: 班级: 学号:

仿真实验 摘要:Multisim是Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的仿真工具,具有丰富的仿真分析能力。本次仿真实验便是基于Multisim软件平台对数字逻辑电路的深入研究,包括了对组合逻辑电路、时序逻辑电路中各集成元件的功能仿真与验证、对各电路的功能分析以及自行设计等等。 一、组合逻辑电路的分析与设计 1、实验目的 (1)掌握用逻辑转换器进行逻辑电路分析与设计的方法。 (2)熟悉数字逻辑功能的显示方法以及单刀双掷开关的应用。 (3)熟悉字信号发生器、逻辑分析仪的使用方法。 2、实验内容和步骤 (1)采用逻辑分析仪进行四舍五入电路的设计 ①运行Multisim,新建一个电路文件,保存为四舍五入电路设计。 ②在仪表工具栏中跳出逻辑变换器XLC1。 图1-1 逻辑变换器以及其面板 ③双击图标XLC1,其出现面板如图1-1所示 ④依次点击输入变量,并分别列出实现四舍五入功能所对应的输出状态(点击输出依 次得到0、1、x状态)。 ⑤点击右侧不同的按钮,得到输出变量与输入变量之间的函数关系式、简化的表达式、 电路图及非门实现的逻辑电路。 ⑥记录不同的转换结果。

(2)分析图1-2所示代码转换电路的逻辑功能 ①运行Multisim,新建一个电路文件,保存为代码转换电路。 ②从元器件库中选取所需元器件,放置在电路工作区。 ?从TTL工具栏选取74LS83D放置在电路图编辑窗口中。 ?从Source库取电源Vcc和数字地。 ?从Indictors库选取字符显示器。 ?从Basic库Switch按钮选取单刀双掷开关SPD1,双击开关,开关的键盘控制设 置改为A。后面同理,分别改为B、C、D。 图1-2 代码转换电路 ③将元件连接成图1-2所示的电路。 ④闭合仿真开关,分别按键盘A、B、C、D改变输入变量状态,将显示器件的结果填 入表1-1中。 ⑤说明该电路的逻辑功能。 表1-1 代码转换电路输入输出对应表

电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候,我们会发现做出来的东西有很多的问题,事先并没有想到,这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢?结论是有,这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术,就不能不提到美国,不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计,从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产,整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢?因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术,把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑,然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件,并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来,只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验,哪里不合理有问题就改动那里,直至最佳效果,效率自然高了,最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了,从他们的波音747到 F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供,软件开发商是IBM,飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样,他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法,从大到小,从复杂到简单,甚至包括设计家具和作曲,只是具体软件内容不同。其实,他们发明第一代计算机时就是这个目的(当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计)。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE;multiSIM7;Matlab;SystemView;MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis):是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件,是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件,

简单逻辑电路设计与仿真

VHDL与集成电路CAD 实验四十二简单逻辑电路设计与仿真 验项目名称:简单逻辑电路设计与仿真 实验项目性质:普通实验 所属课程名称:VHDL与集成电路CAD 实验计划学时:2学时 一.实验目的 1.学习并掌握MAX+PLUSⅡ的基本操作; 2.学习在MAX+PLUSⅡ下设计简单逻辑电路与功能仿真的方法。 二.实验要求 1.MAX+PLUSⅡ使用的相关内容; 2.阅读并熟悉本次实验的内容; 3.用图形输入方式完成电路设计; 4.分析器件的延时特性。 三.实验主要仪器设备和材料 1.PC机。 2.MAX+PLUSⅡ软件。 四.实验内容及参考实验步骤 1.用D触发器设计一个4进制加法计数器并进行功能仿真。 (1)开机,进入MAX+PLUSⅡ系统。 (2)点击File菜单Project子菜单之Name项,出现Project Name 对话框。为当 前的实验选择恰当的路径并创建项目名称(注意MAX+PLUSⅡ不识别中文 路径)。 (3)点击File菜单之New项,出现对话框,选择Graphic Editor File输入方式。 出现图形编辑窗口(注意界面发生了一定变化)。 (4)双击空白编辑区,出现Enter Symbol 对话框(或点击Symbol 菜单Enter Symbol项)从Symbol Libraries项中选择mf子目录(双击),然后在 Symbol File 中选择7474元件(双D触发器);在prim子目录中选择电源 vcc、输入脚input 和输出引脚output。(或直接在Symbol Name 中输入所 需元件的名称回车亦可)。 (5)在图形编辑窗口中的左侧点击连线按钮(draws a horizontal or vertical line), 并完成对电路的连线。各元件布置在合适的位置上(参考电路如图1)。 (6)在引脚的PIN_NAME处左键双击使之变黑,键入引脚名称。 (7)点击File菜单Project子菜单之set project to current file,也可点击工具栏中

(完整word版)整流电路MATLAB仿真实验

整流电路仿真实验 实验一:单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真一、实验内容 掌握单相桥式全控整流电路的工作原理;熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设置;明确对触发脉冲的要求;观察在电阻负载、阻感负载和反电动势阻感负载情况下,控制角α取不同值时电路的输出电压和电流的波形。 二、实验原理 1.电阻性负载工作原理 在单相桥式全控整流电路中,闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周(即a点电位高于b点电位),若4个晶闸管均不导通,i d=0,u d=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1和VT4即导通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b 端。当u2过零时,流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断。 在u2负半周,仍在触发角α处触发VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。整流电路图如图1-1所示。 图1-1 单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路 1

2.阻感性负载工作原理 电路如图1-2所示,在u2正半周期触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通,u d=u2。负载电感很大,i d不能突变且波形近似为一条水平线。u2过零变负时,由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流i d,并不关断。 ωt=π+α时刻,触发VT2和VT3导通,u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断,流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上,此过程称为换相,亦称换流。 图1-2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路 3.反电动势阻感负载工作原理 当负载为蓄电池、直流电动机的电枢等时,负载可看成一个直流电压源,对于整流电路,它们就是反电动势负载。|u2|>E时,才有晶闸管承受正电压,有导通的可能。晶闸管导通之后,u d=u2,i d=(u d -E)/R,直至|u2|=E,i d即降至0使得晶闸管关断,此后u d=E。与电阻负载时相比,晶闸管提前了电角度δ停止导电,δ称为停止导电角。当α<δ时,触发脉冲到来时,晶闸管承受负电压,不可能导通。整流电路图如图1-3所示。 2

多重化整流电路仿真报告

(1)得到相位彼此相差30o 、大小相等的12相电压。 (2)强化三相桥式全控整流电路的调试方法、仿真过程,了解触发电路与主电路的同 步问题。 (3)通过仿真掌握两重12脉冲整理电路的组成,两重12脉波整流电路对交流电压、 主电路、控制驱动电路的要求。 二、仿真原理 采用多重连接不仅可以减少交流输出电流的谐波,同时也可减少直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率,因而可减少平波电抗器。为了简化分析,下面均不考虑变压器漏抗引起的重叠角,并假设整流变压器各绕组的相电压之比为1:1:√3. 如图(1)所示是移相30o 构成串联两重链接电路的原理图,利用变压器二次绕组接法的不同,使两组三相交流电源间相位错开30o ,从而使输出整流电压ud 在每个交流电源周期中脉动12次,故该电路为12脉冲整流电路。整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成30o 、大小相等的两组电压,接到相互串联的2组整流桥。因绕组接法不同,为得到两组大小相等的线电压,变压器绕组和两个二次绕组的匝数比设置为1:1:√3. 图(1)所示是移相30o 构成串联两重链接电路的原理图 根据仿真原理图可得,整个系统包含三相电压源、三相变压器、控制系统、两个三相整流电路和负载。其中三相电压源相与相间的有效值为220V ;变压器1的变比为1:1且原边和副变的接法均为星形,变压器2的变比为1:√3且原边和副变的接法分别为为星形和三角形,通过上边的接法两个变压器副变的电压相位角相差30o 和电压的线电压相等,负载采用阻性负载。 + + - A B a2b2a3b3

根据上面的仿真原理分析,在Matlab 软件中搭建了整个系统的仿真模型图,如图(2)所示。三相变压器用两个单相变压器代替但是匝数比和绕组连接方式不变,三相整流桥利用搭建的子系统代替,控制电路也利用子系统来代替。下面重点介绍控制子系统和三相整流电路。 图(2)仿真模型图 控制电路需要跟随电压的输入,产生正确的触发脉冲来控制晶闸管的导通和关断。根据上面的分析可知两个变压器的输出电压相位相差一个相位角,所以触发脉冲也需要相差30o ,易知整流桥1 的触发脉冲超前整流桥2 的触发脉冲30o ,控制子系统的内部仿真图如图(3)所示。通过采样三相相电压分别输到AB 、BC 、CA 端口,移相角设 图(3)控制系统子电路 i -i - i - i -A B C a b c Transformer (Two Windings)2 a b c dc+ dc- dc+ dc-

多脉波整流电路在直驱式风力发电中的应用

基金项目:中国博士后基金(20060390092)定稿日期:2008-02-29 作者简介:温春雪(1980-),男,内蒙古呼和浩特人,博士 生。研究方向为变速恒频风力发电控制技术。 1引言在直驱式风力发电系统中,由于发电机出口电压的幅值和频率总在变化,所以需要先通过整流电路将该交流信号变换成直流电,然后再经过逆变器变换为恒频恒压的交流电连接到电网。但是在整流过程中,由于电力电子器件的作用使得电机侧功率因数变低,并且电流谐波增大,给发电机正常运行带来了不利影响。 为满足电机侧电能质量的要求,研究人员和生产 商在前端变换器中采用了多脉波整流拓扑结构[1-2]。 该拓扑采用的相移整流谐波消去法是一种简单无源可靠的消谐方法。 抑制多脉波整流器中电流不平衡的可选方法是将独立的两个六脉波电路串联。该方法考虑的另一方面是在整流电路直流侧注入一个电流,以平衡交流侧电流,例如将一个12脉波系统变换为24脉波电路,而无需更复杂的相移设备和额外的整流器[3]。 2多脉波整流电路运行工况 采用在多脉波串联型整流器中注入无源电压这 一新技术,可以提高整流器输入电流的质量,使输出波形具有24脉波特性[4]。 在图1变换器中,两个三相整流器在交流侧串联,一个由与变压器初级同相的角形变压器供电,另一个由与变压器初级移相的星形绕组供电。由于是串联结构,所以每个整流器中流过的电流大小相同,又因初级绕组电感的作用,故可视整流器为电流反馈型。选择变压器初、次级匝比为1/3!,整流器流过的电流大小相同, 但相位偏移30°。 谐波注入电路由一个单相变压器和一个单相整流器构成。该电路的功率仅为整个电路功率的2%。 多脉波整流电路在直驱式风力发电中的应用 温春雪1,2,李建林1,许洪华1 (1.中国科学院电工研究所,北京 100080;2.中国科学院研究生院,北京 100049) 摘要:直驱式风力发电系统的应用越来越广泛,为此有必要对其整流变换部分的实用电路之一,即多脉波整流电路 进行研究。该电路拓扑采用两个六脉波整流器串联,并通过移相变压器实现多脉波输出。通过相位补偿,其交流侧可以得到THD<3%的正弦电流。由于电路中只使用无源器件, 并且在达到同样性能的前提下,比其他整流电路所用器件少很多,因此降低了整个系统的成本。此外,与其他多脉波整流器相比,可以附加一个额外的低功率谐波注入电路,以进一步提高该拓扑结构抑制谐波的性能。仿真和实验证明,多脉波整流电路具有高功率因数、低谐波特性,非常适合用于直驱式风力发电系统。 关键词:风力发电;整流;变压器;移相电路/谐波注入中图分类号:TM310 文献标识码:A 文章编号:1000-100X(2008)05-0059-02 ResearchonMulti-pulseRectifiersuitableforDirect-drivedWindPowerSystem WENChun-xue1, 2 ,LIJian-lin1,XUHong-hua1(1.InstituteofElectricalEngineeringChineseAcademicSciences,Beijing,100080; 2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing,100049) Abstract:Multi-pulserectifiercircuit,oneofpracticalrectifiertopologiesisdescribed,whichisespeciallysuitablefordirect-drivedwindpowersystem.Twosix-pulserectifierbridgesfedbyaphase-shiftingtransformerareconnectedinseries toformmulti-pulsesystem.Fromphasecompensation, thisconverterdrawsalmostsinusoidalcurrentsfromtheACsystemwithverylowharmoniccontent, typicallylessthan3%totalharmonicdistortion.Thetopologyusesonlypassivecomponentsandhasfewercomponentthanotherrectifiercircuitswithsimilarperformance.Anadditionallowpowerharmonicinjectioncircuitenhancestheperformanceofthecircuittoobtainlowharmoniccurrentpollutionlevelsbeingcomparablewiththoseachievedfromothermulti-pulserectifier.Finally, highpowerfactorandlowharmonicfeaturesofmulti-pulserectifierareverifiedbysimulationandexperiment.Thisrectifierisverysuitablefordirect-drivewindpowersystem. Keywords:windpowersystem;rectify;transformer;phase-shiftingcircuit/harmonicinjectionFoundationProject:SupportedbyPost-doctoralFundofChina(No.20060390092) 图124脉波电压注入式整流器 59

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