電力電子課程設(shè)計(jì)--整流電路輸出電壓諧波分析

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　整流電路輸出電壓諧波分析</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 11電氣（2）班 </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　2014-1-5</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1電路原理分析1&l

3、t;/p><p>　　1.1電路結(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.2工作原理2</p><p>　　1.3基本數(shù)量關(guān)系3</p><p>　　2PSIM仿真3</p><p>　　2.1程序介紹:3</p><p>　　2.2電路搭建:4</p><p>

4、;　　2.3波形分析4</p><p>　　2.4諧波分析5</p><p>　　3matlab Simulink 仿真6</p><p>　　3.1搭建電路6</p><p>　　3.2波形分析7</p><p>　　3.3諧波分析8</p><p>　　4整流電壓諧

5、波計(jì)算程序8</p><p>　　4.1諧波計(jì)算8</p><p>　　4.1.1諧波的含義8</p><p>　　4.1.2手工傅里葉分解計(jì)算11</p><p>　　4.1.3matlab程序計(jì)算12</p><p>　　4.1.4諧波分析13</p><p>　　4.

6、2紋波因數(shù)13</p><p>　　4.2.1紋波因數(shù)的含義13</p><p>　　4.2.2計(jì)算程序13</p><p>　　4.3諧波電壓和α角的關(guān)系14</p><p>　　4.3.1計(jì)算程序14</p><p>　　4.3.2分析17</p><p><b

7、>　　5結(jié)論17</b></p><p><b>　　參考資料18</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　題目</b></p><p>　　單相半波整流電路整流電壓諧波的計(jì)算</p><

8、;p><b>　　任務(wù)</b></p><p>　　編寫計(jì)算整流電路電壓諧波的程序，然后對電路的諧波含量進(jìn)行分析（20次以內(nèi)，α＝0）；</p><p>　　計(jì)算波紋因數(shù)γv（α＝0）；</p><p>　　分析控制角α與最低3次諧波的電壓特性（用曲線表示）。</p><p><b>　　要求</b

9、></p><p>　　課程設(shè)計(jì)說明書采用A4紙打印，裝訂成本；內(nèi)容包括編寫程序、計(jì)算結(jié)果分析、生成曲線。</p><p>　　U=220V </p><p>　　f=60 Hz </p><p><b>　　Rz=50</b></p><p><b>　　電路原

10、理分析</b></p><p><b>　　電路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能供給直流用電設(shè)備。整流電路可按照組成的器件分為不可控、可控、半控三種，簡單的單相可控整流電路包括單相半波可控整流電路、單相全波可控整流電路、單相橋式半控整流電路等。</p><p&g

11、t;　　晶閘管（Thyristor）的特點(diǎn)是: 為半控器件，導(dǎo)通條件為，加正向電壓且門極有觸發(fā)電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。晶閘管是一種開關(guān)元件，能在高電壓、大電流條件下工作，并且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設(shè)備。</p><p>　　若用晶閘管T替代單相半波整流電路中的二極管D，就可

12、以得到單相半波可控整流電路的主電路，如圖1-1 電路圖所示。設(shè)圖中變壓器副邊電壓u2為50HZ正弦波，負(fù)載 RL為電阻性負(fù)載。</p><p>　　圖 11 單相半波整流電路(純電阻負(fù)載)的電路原理圖</p><p>　　圖 12 單相半波整流波形</p><p>　　單相半波可控整流電路的特點(diǎn)時(shí)簡單，但輸出脈動大，變壓器二次電路中含直流分量，容易造成變壓器

13、鐵心直流磁化。為使變壓器鐵心不飽和，需要增大鐵心截面積，增大了設(shè)備的容量。</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　?。?）在電源電壓正半波（0~π區(qū)間），晶閘管承受正向電壓，脈沖uG在ωt=α處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id,負(fù)載上有輸出電壓和電流。</p><p>　?。?）在ωt=π時(shí)刻，u2=0，電

14、源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。</p><p>　?。?）在電源電壓負(fù)半波（π~2π區(qū)間），晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載上沒有輸出電壓，負(fù)載電流為零。</p><p>　?。?）直到電源電壓u2的下一周期的正半波，脈沖uG在ωt=2π+α處又觸發(fā)晶閘管，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓和電流又加在負(fù)載上，如此不斷重復(fù)。</p><p

15、><b>　　基本數(shù)量關(guān)系</b></p><p>　　a.直流輸出電壓平均值</p><p><b>　　b.輸出電流平均值</b></p><p><b>　　c.負(fù)載電壓有效值</b></p><p><b>　　d.負(fù)載電流有效值</b>&l

16、t;/p><p>　　e.晶閘管電流平均值</p><p><b>　　PSIM仿真</b></p><p><b>　　程序介紹:</b></p><p>　　PSIM是趨向于電力電子領(lǐng)域以及電機(jī)控制領(lǐng)域的仿真應(yīng)用包軟件。PSIM全稱Power Simulation。PSIM是由SIMCAD 和SIM

17、VIEM兩個(gè)軟件來組成的。</p><p>　　PSIM具有仿真高速、用戶界面友好、波形解析等功能，為電力電子電路的解析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動研究等有效提供強(qiáng)有力的仿真環(huán)境。</p><p>　　本仿真解析系統(tǒng)，不只是回路仿真單體，還可以和其他公司的仿真器連接，為用戶提供高開發(fā)效率的仿真環(huán)境。例如，在電機(jī)驅(qū)動開發(fā)領(lǐng)域，控制部分用MATLAB/Simulink實(shí)現(xiàn)，主回路部分以及其周邊回路

18、用PSIM實(shí)現(xiàn)，電機(jī)部分用電磁場分析軟件MagNet、JMAG實(shí)現(xiàn)，由此進(jìn)行連成解析，實(shí)現(xiàn)更高精度的全面仿真系統(tǒng)。</p><p><b>　　電路搭建:</b></p><p>　　使用PSIM在底欄中找出對應(yīng)元件，并連接導(dǎo)線，并添加時(shí)鐘設(shè)置仿真時(shí)間，即可快速搭建出題設(shè)電路，其圖如下：</p><p>　　圖 21PSIM仿真電路圖<

19、;/p><p>　　其中交流電壓源：U=220Vf=60HZ</p><p>　　晶閘管驅(qū)動：f=60HZ 導(dǎo)通角：0~50°</p><p><b>　　電阻：R=50Ω</b></p><p>　　時(shí)鐘：總仿真時(shí)間：0.1s</p><p><b>　　波形分析</b&

20、gt;</p><p>　　在搭建完電路之后即可進(jìn)行整流波形仿真，點(diǎn)擊‘run simulation’開始仿真，得到電阻電壓Ud的波形如下</p><p>　　圖 22PSIM仿真的Ud波形圖</p><p><b>　　對比電源電壓Uv</b></p><p>　　圖 23PSIM仿真的Uv波形圖</p&

21、gt;<p>　　可以發(fā)現(xiàn)在第一個(gè)周期內(nèi)，Uv過零點(diǎn)之前，Ud與Uv具有一樣的波形；Uv過零瞬間，Ud同時(shí)降為零，并保持為零直至下一個(gè)周期。這與前文1.2中所分析原理相符：Uv僅在Ud正半周內(nèi)出現(xiàn)，復(fù)合半波整流的特征。</p><p><b>　　諧波分析</b></p><p>　　通過PSIM自帶的FFT（快速傅里葉變換）功能對Ud進(jìn)行相關(guān)的諧波分析

22、。點(diǎn)擊‘FFT’之后即可得到Ud的諧波分布圖</p><p>　　圖 24PSIM的FFT諧波分析圖</p><p><b>　　從圖中可以看出：</b></p><p>　　Ud諧波中基波分量幅值最大，約為155.5V，即電源峰值電壓的一半。</p><p>　　諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。</p>

23、<p>　　除了基波分量，無其他奇次諧波。</p><p>　　matlab Simulink 仿真</p><p><b>　　搭建電路</b></p><p>　　為了達(dá)到對比分析的目的，我們同時(shí)了采用matlab所帶的simulink系統(tǒng)對電路進(jìn)行了相關(guān)仿真。其電路搭建如下：</p><p>　　圖 3

24、1Simulink仿真電路圖</p><p>　　器件參數(shù)均與PSIM電路一樣。</p><p><b>　　波形分析</b></p><p>　　設(shè)置仿真時(shí)間為0.1s，并點(diǎn)擊simulink界面的綠色播放按鈕即可從示波器中查看到Uv與Ud波形</p><p>　　圖 32 Matlab仿真的Ud波形圖</

25、p><p>　　圖 33 Matlab仿真Uv波形圖</p><p>　　從兩款軟件的波形圖對比分析可見我們所得到的電壓波形是準(zhǔn)確可靠的。</p><p><b>　　諧波分析</b></p><p>　　利用simulink的powergui元件我們同樣可以對Ud進(jìn)行FFT處理并分析其諧波。雙擊powergui之后點(diǎn)擊

26、FFT analysis即可得到Ud的諧波分布圖</p><p>　　圖 34Simulink的FFT諧波分析圖</p><p>　　觀察simulink仿真的Ud諧波分布圖我們同樣可以得出與前文相似的分析結(jié)果。</p><p>　　整流電壓諧波計(jì)算程序</p><p><b>　　諧波計(jì)算</b></p>

27、;<p><b>　　諧波的含義</b></p><p>　　諧波 (harmonic wave)，從嚴(yán)格的意義來講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時(shí)“諧波”這個(gè)詞的意義已經(jīng)變得與原意

28、有些不符。正是因?yàn)閺V義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。</p><p>　　諧波產(chǎn)生的原因主要有：由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。</p><p>　　供電系統(tǒng)中的諧波危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面?！　?．增加了發(fā)、輸、供和用電設(shè)備的附加損耗，使設(shè)備過熱，降低設(shè)備的效率和利用

29、率?！　∮捎谥C波電流的頻率為基波頻率的整數(shù)倍，高頻電流流過導(dǎo)體時(shí)，因集膚效應(yīng)的作用，使導(dǎo)體對諧波電流的有效電阻增加，從而增加了設(shè)備的功率損耗、電能損耗，使導(dǎo)體的發(fā)熱嚴(yán)重。　?、賹πD(zhuǎn)電機(jī)的影響　　諧波對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的危害主要是產(chǎn)生附加的損耗和轉(zhuǎn)矩。由于集膚效應(yīng)、磁滯、渦流等隨著頻率的增高而使在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的鐵心和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。在供電系統(tǒng)中，用戶的電動機(jī)負(fù)荷約占整個(gè)負(fù)荷的85%左右。因此，諧波使電力用戶電動機(jī)總的附加損耗增加的影

30、響最為顯著。由于電動機(jī)的出力一般不能按發(fā)熱情況進(jìn)行調(diào)整，由諧波引起電動機(jī)的發(fā)熱效應(yīng)是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負(fù)序電壓來考慮的。試驗(yàn)表明，在額定出力下持續(xù)承受為3%額定電壓的負(fù)序電壓時(shí)，電動機(jī)的絕緣壽命要減少一半。因此，國際上一般建議在持續(xù)工作的條件下，電動機(jī)承受的負(fù)序電壓不宜超過額定電壓的2%。　　諧波電流產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩的影響不大，但諧波會產(chǎn)生顯著的脈沖轉(zhuǎn)矩，可能出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸扭曲振動的問題。這種振蕩力&l

31、t;/p><p>　　3．影響通訊系統(tǒng)的正常工作</p><p>　　當(dāng)輸電線路與通訊線路平行或相距較近時(shí)，由于兩者之間存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，形成電場耦合和磁場耦合，諧波分量將在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生聲頻干擾，從而降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳輸，不僅影響通話的清晰度，嚴(yán)重時(shí)將威脅通訊設(shè)備及人身安全。 諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通

32、信系統(tǒng)無法正常工作。</p><p><b>　　手工傅里葉分解計(jì)算</b></p><p>　　整流電路的輸出電壓是周期性的非正弦函數(shù)，其中主要成分是直流，同時(shí)包含各種頻率的的諧波，這些諧波對于負(fù)載的工作是不利的。</p><p>　　法國數(shù)學(xué)家傅里葉發(fā)現(xiàn)，任何周期函數(shù)都可以用正弦函數(shù)和余弦函數(shù)構(gòu)成的無窮級數(shù)來表示（選擇正弦函數(shù)與余弦函數(shù)作為

33、基函數(shù)是因?yàn)樗鼈兪钦坏模?，后世稱傅里葉級數(shù)為一種特殊的三角級數(shù)。</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　其中對應(yīng)的系數(shù)成為傅里葉系數(shù)</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　按照這個(gè)公式，對整流電壓</p><p>

34、<b>　　（4-3）</b></p><p>　　進(jìn)行傅里葉分解，同時(shí)為了方便手工計(jì)算，將電壓波形左移π/2，使之成為偶對成函數(shù)：</p><p><b>　　Us=（4-4）</b></p><p>　　將式4-4代入式4-2可解得各次傅里葉系數(shù)如下：</p><p><b>　　=

35、0</b></p><p><b>　　=0</b></p><p><b>　　0=0</b></p><p><b>　　…………</b></p><p>　　最后可算得分解后的傅里葉級數(shù)：</p><p>　　Us=++

36、-+-+ - </p><p>　　可見計(jì)算結(jié)果與仿真圖像一致，諧波中僅存在偶次諧波。</p><p>　　matlab程序計(jì)算</p><p>　　利用式4-1和式4-2也可以用Matlab編寫整流電路電壓諧波的計(jì)算程序：</p><p><b>　　子函數(shù)：</b></p><p>　　fu

37、nction[A,B,F]=fouriers(u,t,f,a,b,k) %定義函數(shù)</p><p>　　w=2*pi*f; %計(jì)算角頻率</p><p>　　A=f*int(u,t,a/w,b/w);%計(jì)算a0</p><p><b>　　B=[];</b></p><p><b>　　F

38、=A;</b></p><p>　　if k==0 %k=0時(shí)，輸出傅里葉系數(shù)一般表達(dá)式</p><p>　　syms k integer; </p><p>　　ak=2*f*int(u*cos(k*w*t),t,a/w,b/w); %符號運(yùn)算</p><p>　　bk=2*f*int(u*sin(k*w*t

39、),t,a/w,b/w); %符號運(yùn)算</p><p><b>　　A=[A,ak];</b></p><p><b>　　B=[B,bk];</b></p><p><b>　　F=[];</b></p><p>　　else %k≠0時(shí)，循環(huán)計(jì)算傅

40、里葉系數(shù)</p><p>　　for i=1:k </p><p>　　ak=2*f*int(u*cos(i*w*t),t,a/w,b/w);</p><p>　　bk=2*f*int(u*sin(i*w*t),t,a/w,b/w);</p><p><b>　　A=[A,ak];</b></p><

41、p>　　B=[B,bk]; </p><p>　　F=F+ak*cos(i*w*t)+bk*sin(i*w*t); %傅里葉級數(shù)表達(dá)式</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　主程序：</b&g

42、t;</p><p><b>　　syms t;</b></p><p>　　f=60;a=0;b=pi; %給定頻率、積分區(qū)間</p><p>　　uS=311*sin(2*f*pi*t); %整流輸出波形</p><p>　　[A,B,F]=fo

43、uriers(uS,t,f,a,b,12);</p><p><b>　　F</b></p><p>　　以上計(jì)算的是觸發(fā)角α=0時(shí)的傅里葉級數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下：</p><p><b>　　F =</b></p><p>　　(311*sin(120*pi*t))/2 - (622*cos(240*

44、pi*t))/(3*pi) - (622*cos(480*pi*t))/(15*pi) -(622*cos(720*pi*t))/(35*pi)-(622*cos(960*pi*t))/(63*pi)-(622*cos(1200*pi*t))/(99*pi) - (622*cos(1440*pi*t))/(143*pi) + 311/pi</p><p><b>　　整理后為：</b><

45、;/p><p>　　F=+----- - </p><p>　　與手工計(jì)算結(jié)果相符。</p><p><b>　　諧波分析</b></p><p>　　觸發(fā)角α=0時(shí)，除了含有1次諧波（基波）這樣的奇次諧波，其他全部是偶次諧波，分別為2次，4次，6次，8次。。。諧波。直流分量為311/π。直流分量比較小，諧波含量較大，說明

46、整流波形離理想直流差距較大。</p><p><b>　　紋波因數(shù)</b></p><p><b>　　紋波因數(shù)的含義</b></p><p>　　紋波就是一個(gè)直流電壓中的交流成分。直流電壓本來應(yīng)該是一個(gè)固定的值， 但是很多時(shí)候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不徹底，就會有剩余的交流成分，即使采用電池供電也會因

47、負(fù)載的波動而產(chǎn)生波紋。事實(shí)上，即便是最好的基準(zhǔn)電壓源器件，其輸出電壓也是有波紋的。</p><p><b>　　紋波的害處：</b></p><p>　　1、容易在用設(shè)備中產(chǎn)生不期望的諧波，而諧波會產(chǎn)生較多的危害；</p><p>　　2、降低了電源的效率；</p><p>　　3、較強(qiáng)的紋波會造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，

48、導(dǎo)致燒毀用電設(shè)備；</p><p>　　4、會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作；</p><p>　　5、會帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。</p><p><b>　　計(jì)算程序</b></p><p>　　為了描述整流電壓中所包含諧波的總體情況，定義電壓紋波因數(shù)為整流電壓中諧波分量有效值UR和整流

49、平均電壓U0d的比值：</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　而 </b></p><p>　　按照以上公式，用Matlab編寫的計(jì)算程序?yàn)椋?lt;/p><p><b>　　主程序：</b></p><p>&l

50、t;b>　　syms t;</b></p><p><b>　　w=120*pi;</b></p><p>　　a=0;b=pi; </p><p>　　U0=311/pi; %整流電壓平均值</p><p>　　U=sqrt(int((311*sin(w*t))^2,t,a/w,b/w)

51、*60); %有效值</p><p>　　Ur=sqrt(U^2-U0^2);%諧波分量有效值</p><p>　　ru=Ur/U0; %紋波因數(shù) </p><p>　　vpa(ru,6) %輸出精度</p><p>　　計(jì)算結(jié)果為：= 1.21136。</p><p>　　諧波電壓

52、和α角的關(guān)系</p><p><b>　　計(jì)算程序</b></p><p>　　改變觸發(fā)角α的值，如α為30度時(shí)的輸出波形為：</p><p>　　圖 41 α=30</p><p>　　FTT變換得到的頻譜圖：</p><p>　　圖 42 諧波分析</p><p&g

53、t;　　α為150度時(shí)的輸出波形為：</p><p>　　圖 43 α=150</p><p>　　FTT變換得到的頻譜圖：</p><p>　　圖 44 諧波分析</p><p>　　由此可見改變觸發(fā)角α，諧波電壓發(fā)生較大變化，諧波次數(shù)發(fā)生變化，各次諧波電壓幅值也發(fā)生變化，為了找出變化規(guī)律，我們選取最低三次諧波，分別為1次，2次，3

54、次諧波，編寫計(jì)算程序，繪出控制角α與最低3次諧波的電壓特性曲線圖。用Matlab編寫的計(jì)算程序如下：</p><p><b>　　主程序：</b></p><p><b>　　syms t;</b></p><p>　　m=18; %繪圖精度</p><p>　　r1=[];

55、r2=[];r3=[];</p><p><b>　　n=[];</b></p><p><b>　　L=pi/m;</b></p><p><b>　　for i=0:m</b></p><p>　　f=60;a=0;b=pi; %給定頻率、積分區(qū)間</p>

56、<p>　　uS=311*sin(2*f*pi*t);</p><p>　　[A,B,F]=fouriers(uS,t,f,a+i*L,b,6);</p><p><b>　　if i<=9;</b></p><p>　　U2l=311; %整流波形幅值最大值</p><p><

57、;b>　　else</b></p><p>　　U2l=311*sin(i*L); %整流波形幅值最大值</p><p><b>　　end</b></p><p>　　n=[n,i*L*180/pi]</p><p>　　r1=[r1,sqrt(A(1)^2+B(1)^2)/U2l]; %一

58、次諧波</p><p>　　r2=[r2,sqrt(A(2)^2+B(2)^2)/U2l]; %二次諧波 </p><p>　　r3=[r3,sqrt(A(3)^2+B(3)^2)/U2l]; %三次諧波</p><p><b>　　end</b></p><p>　　plot(n,r1,&#

59、39;k-',n,r2,'r-',n,r3,'b-') %畫出一次，二次，三次諧波幅值標(biāo)幺值隨觸發(fā)角變換的圖形</p><p><b>　　輸出圖形為：</b></p><p>　　圖 45 諧波幅值隨α變化圖</p><p><b>　　分析</b></p>&l

60、t;p>　　圖中橫坐標(biāo)為觸發(fā)角α，晶閘管移相范圍為0~180度，縱坐標(biāo)為諧波電壓幅值的標(biāo)幺值，基準(zhǔn)幅值取各個(gè)整流輸出波形的最大幅值。</p><p>　　從圖4-5可以看出，對于1次諧波，α越大幅值越??；對于2次諧波，α越大總體呈減小趨勢；對于3次諧波，α增大其幅值將先增后減，在α=90°左右時(shí)幅值最大。</p><p><b>　　結(jié)論</b><

61、;/p><p>　　由以上MATLAB編程、仿真以及用PSIM進(jìn)行電路模型仿真的結(jié)果可知：</p><p>　　單相半波整流電壓諧波分量以基波為主，有較大低次諧波，且在觸發(fā)角α為0度時(shí)除了基波分量之外不含其他奇次諧波分量。</p><p>　　MATLAB和PSIM均能很好的對電路模型進(jìn)行仿真。MATLAB Simulink的特點(diǎn)是它提供一個(gè)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析

62、的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。而PSIM是專門針對電力電子及電機(jī)拖動開發(fā)的專用仿真軟件，它將半導(dǎo)體功率器件等效為理想開關(guān)，能夠進(jìn)行快速的仿真，對于初學(xué)者來說更容易掌握。具有用戶界面友好、運(yùn)行效率十分高、輸出數(shù)據(jù)格式兼容性

63、十分好等優(yōu)點(diǎn)，為電力電子電路的解析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動研究等有效提供強(qiáng)有力的仿真環(huán)境。.</p><p>　　依據(jù)題設(shè)條件，可算出電壓紋波因數(shù)= 1.21136，即121%。而2脈波整流電路紋波因數(shù)值為48.2%，3脈波整流電路紋波因數(shù)值為18.27%。說明此電路紋波因數(shù)較大，諧波含量較多，說明了單相半波可控整流電路輸出脈動大這一缺點(diǎn)。</p><p>　　改變晶閘管觸發(fā)角將改變電壓諧

64、波分量的分布，具體規(guī)律如下：對于1次諧波，α從0~180度變化時(shí)，其幅值標(biāo)幺值不斷減小，在α=0時(shí)有最大值。對于2次諧波，α從0~180度變化時(shí)，其幅值標(biāo)幺值先增大后減小再增大后減小，總體趨勢為不斷減小，在α=50時(shí)有最大值。對于3次諧波，α為0度時(shí)沒有3次諧波，α從0~90度變化時(shí)，其幅值標(biāo)幺值不斷增大，在α=90時(shí)有最大值。90度以后3次諧波電壓隨α增大而減小。</p><p>　　單相半波整流電路輸出諧波分

65、量較大，可以考慮全波整流和三相整流，以及多重化整流電路來增加輸出電壓脈動數(shù)，減小諧波。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] 王兆安、劉進(jìn)軍。電力電子技術(shù)（第5版）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[2] 陳后金、胡健、薛健 。信號與系統(tǒng)（第2版）。北京：清華大學(xué)出版社，北京交通