电力电子专业技术实验报告
电力电子技术实验报告
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
电力电子技术实验报告
11 级自动化专业三班学号 1162510337 姓名张龙飞
实验1 三相桥式可控整流电路工作原理仿真
一、实验目的
加深对三相桥式可控整流电路工作原理的理解，学会使用仿真软件MATLAB 中的SIMULINK模块，搭建三相桥式可控整流电路模型，以及如何构建三相桥式驱动电路——6脉冲驱动发生器，并利用仿真模型，分析三相桥式整流电路在不同触发延迟角 、不同性质负载下的电流、输出电压波形，学会用Fourier分析模块分析相电流的谐波情况。
二、实验系统组成及工作原理
触
发器6路触发脉冲
负
载
整流变压器
同步变压器
三相桥式全控整流原理电路
三、实验所需软、硬件设备及仪器
（1）计算机（装有windows XP以上操作系统）；
（2）MATLAB 6.1版本以上软件；
四、实验内容
三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，整流变压器输出电压为100V （相电压），观察整流器在不同负载，不同触发延迟角时，整流电路输出电压、
电流波形，测量整流输出电压平均值，并观察整流器交流侧电流波形和分析其主要次谐波。
（1）电阻负载（Ω=5L R ，30=α°）
（2）感性负载（Ω=5L R ，H 01.0=L ，60=α°） （3）容性负载（Ω=2L R ，μF 500=C ，0=α°）
五、实验结果
三相桥式可控整流电路实验图：
电阻负载：
Scope1:
Scope2:
Scope3:
Scope4:
Scope5:
Scope6:
Scope7:
感性负载：
Scope1:
Scope2:
Scope4:
Scope5:
Scope6:
容性负载：
Scope1:
Scope2:
Scope3:
Scope4:
Scope5:
Scope6:
Scope7:
六、课后思考与总结
（1）撰写仿真实验报告；
（2）思考不同负载下的三相整流桥的工作原理区别及外特性的特点。 答：
工作原理区别：
当60α≤时，
d u 波形连续，电路的工作情况与带电 阻 负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压d u 波形、晶闸管承 受的电压波形等都一样。区别在于由于负载不同，同样的整流输出电压加到 负载上，得到的负载电流d i 波形不同，电阻负载时d i 波形与d u 波形形状一样。 而阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够
大
的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。当60α>时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时d u 波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L 的作用，d u 波形会出现负的部分。若电感L 值足够大，
d u 中正负面积基本相等，d u 平均值近似为零。
外特性：
带阻感负载时或带电阻负载60α≤时： 平均值：
23223
1
6sin () 2.34cos 3
d U U td t U π
απ
α
ωωαπ
++=
=?
带电阻负载且60α>时，
平均值：22.34[1cos()]3
d U U π
α=++
输出电流平均值：/d d I U R =
带电阻负载时三相桥式全控整流电路α角的移相范围是120度。 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围是90度。 最大电压22FM U U = 最大反向电压22.45RM U U =
实验2 直-直变流器工作原理仿真
一、实验目的
理解降压（BUCK ）变流器的连续工作模式和断续工作模式的工作原理。学会使用仿真软件MATLAB 中的SIMULINK 模块，构建BUCK 变换器仿真模型，并分析和观察负载连续和断续以及不同占空比下，变换器各部分电压和电流波形，并通过Fourier 分析直流输出电压的直流分量和谐波。 二、实验系统组成及工作原理
开关器件VT
L
VD
负载
E
直流降压变流器使负载侧电压低于电源电压，其原理图如上图所示。在开关器件VT 导通时有电流经电感L 向负载供电；当VT 关断时，电感L 释放储能，维持负载电流，电流经过负载和二极管VD 形成回路。调节开关器件VT 的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为
DE E T
t U on
R ==
三、实验所需软、硬件设备及仪器
（1）计算机（装有windows XP 以上操作系统）； （2）MATLAB 6.1版本以上软件； 四、实验内容
设直流降压变流器电源电压V 200=E ，输出电压V 100=o U ，电阻负载为
Ω5。观察IGBT 和二极管的电流波形，并设计电感和输出滤波电容值。
五、步骤及方法
仿真步骤如下：
（1）在模型中设置参数，设置电源E 电压为200V ，电阻的阻值为5Ω，脉冲发生器脉冲周期ms T 2.0=，脉冲宽度为50%，IGBT 和二极管的参数可以保持默认值。
（2）设置仿真时间为0.002s ，算法采用ode15s 。启动仿真。 （3）仿真结果。 六、实验结果
Buck 变换器实验图：
Scope1:
Scope2:
Scope3:
Scope4:
Scope5:
Scope6:
七、课后思考与总结
（1）撰写仿真实验报告；
（2）思考buck 变换器连续和断续工作模式下与电感取值的关系； （3）思考下buck 变换器的输出和输入电压关系in o DU U =在断续模式下还成立吗？ 答：（2）
2
4112,
D K
V V D K S
+
+=
< ; (RT
L k 2=
) D V V D K S =≥0
,
; (RT
L k 2=) 当2
RTD
L =
时，buck 变换器处于连续断续分界点。 在断续模式下，输出电压与输入电压关系：
2
4112D
K
V V S
++=
；
（3）与连续工作模式相同，在一个周期内电感两个端电压平均值为0，t x 为电感电流降为0的时刻，
000
()()0on
x
on
t t g t V V dt V dt -+-=?
?
解出：
0g on x
V V t t =
一个周期内电感电流平均值等于负载电流平均值，可得：
0122201()()on
x on t t L L t V i t dt i t dt R T --??=+???
??? 综合可得：
282
on on x LT
t t R
t ++
=
x t T =为断续工作的临界条件，有
02
2811g
V V L
RTD =
++