單相橋式全控整流及有源逆變電路的實(shí)現(xiàn)研究與仿真設(shè)計(jì)

1、<p>　　單相橋式全控整流及有源逆變電路的實(shí)現(xiàn)研究與仿真設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文以單相橋式全控整流及有源逆變電路為研究對(duì)象，介紹了單相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理，并對(duì)MATLAB/Simulink模塊中電力電子仿真所需要的電力系統(tǒng)模塊做了簡(jiǎn)要的說明，介紹了單相橋式全控整流及有源逆變電路的主要環(huán)節(jié)

2、整流及有源逆變的工作原理，并且分析了幾種常見的觸發(fā)角，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用MATLAB軟件分別對(duì)電路的仿真進(jìn)行了設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了對(duì)單相橋式全控整流及有源逆變電路的仿真。</p><p>　　關(guān)鍵詞：Simulink；單相橋式全控整流及有源逆變電路；仿真設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this pape

3、r, single-phase bridge controlled rectifier and inverter circuit for the active study, described single-phase bridge controlled rectifier and active inverter circuit works, and matlab / simulink module needed to power el

4、ectronic simulation power system module to do a brief description of the single-phase bridge controlled rectifier and active inverter main components - the active rectifier and inverter works, and analyzed several common

5、 trigger angle On this basis, the use of matlab </p><p>　　Keywords: simulink; single-phase bridge controlled rectifier and active inverter; circuit </p><p>　　simulation design</p><p&g

6、t;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　目 錄3</b></p><p><b>　　1 緒論5</b></p><

7、p>　　1.1 整流技術(shù)的發(fā)展概況5</p><p>　　1.2 系統(tǒng)仿真概述5</p><p>　　2 單相橋式全控整流及有源逆變的工作原理7</p><p>　　2.1 整流電路概述7</p><p>　　2.2 有源逆變概述7</p><p>　　2.3 單相橋式全控整流電路的工作原理8<

8、/p><p>　　2.3.1 工作原理8</p><p>　　2.3.2 參數(shù)計(jì)算10</p><p>　　2.4 單相橋式全控有源逆變的工作原理11</p><p>　　2.4.1 工作原理11</p><p>　　2.4.2 換相重疊角12</p><p>　　2.4.3 逆變顛覆的概

9、述12</p><p>　　2.4.4 最小逆變角限制13</p><p>　　2.5 晶閘管整流電路的觸發(fā)控制13</p><p>　　3 單相橋式全控整流及有源逆變電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 選擇整流電路16</p><p>　　3.2 計(jì)算整流變壓器的參數(shù)16</p>&

10、lt;p>　　3.3 選用冷卻系統(tǒng)16</p><p>　　3.4 開關(guān)元件的選用與計(jì)算16</p><p>　　3.5 保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.6 主要部件和器件的計(jì)算及選用17</p><p>　　3.7 單相橋式全控整流及有源逆變電路的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4 單相橋式

11、全控整流及有源逆變現(xiàn)象的觀察18</p><p>　　4.1 單相橋式全控整流的觀察18</p><p>　　4.2 單相橋式有源逆變的觀察18</p><p>　　4.3 逆變顛覆現(xiàn)象的觀察18</p><p>　　5 單相橋式全控整流及有源逆變的仿真19</p><p>　　5.1 Matlab軟件簡(jiǎn)介

12、19</p><p>　　5.2 Simulink簡(jiǎn)介20</p><p>　　5.3 單相橋式全控整流及有源逆變的仿真模型21</p><p>　　5.3.1 仿真模型模塊介紹21</p><p>　　5.3.2 仿真模型的設(shè)計(jì)24</p><p>　　5.3.3 仿真模型模塊的參數(shù)設(shè)置24</p&g

13、t;<p>　　5.4 模型仿真及仿真結(jié)果33</p><p>　　5.5 仿真過程中問題的解決及一些技巧39</p><p>　　5.5.1 如何根據(jù)原理建立仿真模型39</p><p>　　5.5.2 調(diào)試中參數(shù)設(shè)置方法39</p><p>　　5.5.3 創(chuàng)建模型的一些技巧40</p><p&

14、gt;<b>　　6 總結(jié)41</b></p><p>　　6.1 論文主要內(nèi)容總結(jié)41</p><p>　　6.2 實(shí)驗(yàn)過程總結(jié)41</p><p>　　6.3 仿真過程總結(jié)42</p><p>　　6.4 設(shè)計(jì)和開發(fā)方面的不足42</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)43

15、</b></p><p><b>　　致 謝44</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　整流技術(shù)的發(fā)展概況</b></p><p>　　整流電路廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。整流與逆變一直都是電力電子技術(shù)的熱點(diǎn)之一。橋式整流是利用二極

16、管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。從整流狀態(tài)變到有源逆變狀態(tài)，對(duì)于特定的實(shí)驗(yàn)電路需要恰到好處的時(shí)機(jī)和條件。其基本理論與方法已成熟十幾年了，隨著我國(guó)交直流變換器市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。</p><p>　　目前，整流設(shè)備的發(fā)展具有如下特點(diǎn)：傳統(tǒng)的相控整流設(shè)備已經(jīng)被先進(jìn)的高頻開關(guān)整流設(shè)備所取代。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)由固定式演變成模塊化，以適

17、應(yīng)各種等級(jí)、各種規(guī)模通信設(shè)備的需求。系統(tǒng)的交流配電單元、直流配電單元和電池配電單元等，可以是獨(dú)立的屏（柜），與機(jī)架式整流設(shè)備組屏，也可以是獨(dú)立的模塊，安裝在機(jī)架式整流設(shè)備內(nèi)。可以組成5000A以上的大系統(tǒng)，也可以組成幾十安培甚至更小的小系統(tǒng)。通信電源可以安裝在獨(dú)立的機(jī)房?jī)?nèi)，也可以安裝在通信設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)，甚至直接安裝到通信設(shè)備機(jī)架內(nèi)。加上閥控式密封鉛酸蓄電池的廣泛應(yīng)用，為分散供電創(chuàng)造了條件。從而大大提高了通信網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和通信質(zhì)量。高頻開

18、關(guān)整流器采用了模塊化設(shè)計(jì)、N 1配置和熱插拔技術(shù)，方便了系統(tǒng)的擴(kuò)容，有利于設(shè)備的維護(hù)。系統(tǒng)一般都配置了防雷保護(hù)和浪涌抑制，有效地防止了雷電沖擊和電壓的突變、尖峰干擾及開、關(guān)機(jī)浪涌，提高了電源系統(tǒng)的安全性和供電質(zhì)量。電源設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)和通信接口的設(shè)置，使電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控成為可能。由于整流設(shè)備和配電設(shè)備等配備了微機(jī)監(jiān)控器，使系統(tǒng)具備了智能化管理功能和故障告警及自保護(hù)功能。新器件、新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，使高頻開關(guān)整流器躍上了新臺(tái)階<

19、/p><p><b>　　系統(tǒng)仿真概述</b></p><p>　　所謂系統(tǒng)仿真，就是根據(jù)系統(tǒng)分析的目的，在分析系統(tǒng)各要素性質(zhì)及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立能描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或行為過程的、且具有一定邏輯關(guān)系或數(shù)量關(guān)系的仿真模型，據(jù)此進(jìn)行試驗(yàn)或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。它是一種對(duì)系統(tǒng)問題求數(shù)值解的計(jì)算技術(shù)。尤其當(dāng)系統(tǒng)無法通過建立數(shù)學(xué)模型求解時(shí)，仿真技術(shù)能有效地來處理。

20、仿真是一種人為的試驗(yàn)手段。它和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的差別在于，仿真實(shí)驗(yàn)不是依據(jù)實(shí)際環(huán)境，而是作為實(shí)際系統(tǒng)映象的系統(tǒng)模型以及相應(yīng)的“人造”環(huán)境下進(jìn)行的。這是仿真的主要功能。仿真可以比較真實(shí)地描述系統(tǒng)的運(yùn)行、演變及其發(fā)展過程。仿真的過程也是實(shí)驗(yàn)的過程，而且還是系統(tǒng)地收集和積累信息的過程。尤其是對(duì)一些復(fù)雜的隨機(jī)問題，應(yīng)用仿真技術(shù)是提供所需信息的唯一令人滿意的方法。對(duì)一些難以建立物理模型和數(shù)學(xué)模型的對(duì)象系統(tǒng)，可通過仿真模型來順利地解決預(yù)測(cè)、分析和評(píng)價(jià)等

21、系統(tǒng)問題。 通過系統(tǒng)仿真，可以把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)降階成若干子系統(tǒng)以便于分析。)通過系統(tǒng)仿真，能啟發(fā)新的思想或產(chǎn)生新的策略，還能暴露出原系統(tǒng)中隱藏著的一些問題，以便及時(shí)解決。</p><p>　　單相橋式全控整流及有源逆變的工作原理</p><p><b>　　整流電路概述</b></p><p>　　整流電路是把交流電壓變換為單極性電壓的電路。大多

22、數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。整流

23、電路是電力電子電路中最早出現(xiàn)的一種，它將交流電變?yōu)橹绷麟?，?yīng)用十分廣泛，電路形式各種各樣。按其組成器件可分為不控整流電路、半控整流電路和全控整流電路。其中，半控整流電路和全控整流電路按其控制方式又可分為相控整流電路和斬波整流電路。相控整流電路由于采用電網(wǎng)換相方式，不需要專門的換相電路，因而電路簡(jiǎn)單、工作可靠，得到廣泛應(yīng)用。但相控整流電路在控制用α較大時(shí)，功率因數(shù)較低，網(wǎng)側(cè)電流諧波含量較大。因而在大功率調(diào)速傳動(dòng)中，低速運(yùn)行時(shí)，采用斬控整流

24、電路可解決功率因數(shù)變壞的問題。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路，按交流</p><p><b>　　有源逆變概述</b></p><p>　　逆變與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電。交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變。交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變。逆變電路的分類，根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，直流側(cè)是電壓源：電壓型逆變電路，又稱為電壓源型逆變電路，直流側(cè)是電流源：電流型逆變電路，又稱為電

25、流源型逆變電路，電壓型逆變電路，輸出電壓是矩形波。電流型逆變電路，輸出電流是矩形波。電壓型逆變電路的特點(diǎn)：直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)。交流側(cè)輸出電壓為矩形波，輸出電流和相位因負(fù)載阻抗不同而不同。阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。電流型逆變電路主要特點(diǎn)：直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。交流側(cè)輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)。輸出電壓波形和相

26、位因負(fù)載不同而不同。直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。</p><p>　　單相橋式全控整流電路的工作原理</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　單相橋式全控整流電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖2.1 單相橋式全控整流電路</p><p&

27、gt;　　該電路的特點(diǎn)是：要有電流通過阻感性電阻RL，必須有晶閘管VT1和VT3或VT2和VT4同時(shí)導(dǎo)通，由于晶閘管的單向?qū)щ娦阅?，盡管u2是交流，但是通過阻感性電阻RL的電流id始終是單方向的直流電，其工作過程可分如下幾個(gè)階段：</p><p>　　階段1（0～ωt1）：這階段u2在正半周期，A點(diǎn)電位高于B點(diǎn)電位，晶閘管VT1和VT2反向串聯(lián)后與u2連接，VT1承受正向電壓為u2/2，VT2承受u2/2的方向電

28、壓；同樣VT3和VT4方向串聯(lián)后與u2連接，VT3承受u2/2的正向電壓，VT4承受u2/2的反向電壓。雖然VT1和VT3受正向電壓，但是尚未觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載沒有電流通過，所以u(píng)d=0，id=0。</p><p>　　階段2（ωt1～π）：在ωt1時(shí)同時(shí)觸發(fā)VT1和VT3，由于VT1和VT3受正向電壓而導(dǎo)通，有電流經(jīng)A點(diǎn)→VT1→R→VT3→變壓器B點(diǎn)形成回路。在這段區(qū)間里，ud=u2，id=iVT1=iVT3=i

29、2=ud/R。由于VT1和VT3導(dǎo)通，忽略管壓降，uVT1=uVT2=0，而承受的電壓為uVT2=uVT4=u2。</p><p>　　階段3（π～ωt2）：從ωt=π開始u2進(jìn)入了負(fù)半周期，B點(diǎn)電位高于A點(diǎn)電位，VT1和VT3由于受反向電壓而關(guān)斷，這時(shí)VT1～VT4都不導(dǎo)通，各晶閘管承受u2/2的電壓，但VT1和VT3承受的是反向電壓，VT2和VT4承受正向電壓，負(fù)載沒有電流通過，ud=0，id=i2=0。&l

30、t;/p><p>　　階段4（ωt2～2π）：在ωt2時(shí)，u2電壓為負(fù)，VT2和VT4受正向電壓，觸發(fā)VT2和VT4導(dǎo)通，有電流經(jīng)B點(diǎn)→VT2→R→VT4→A點(diǎn)，在這段區(qū)間里，ud=u2，id=iVT2=iVT4=i2=ud/R。由于VT2和VT4導(dǎo)通，VT2和VT4承受u2的負(fù)半周期電壓，至此一個(gè)周期工作完畢，下一個(gè)周期重復(fù)上述過程，單相橋式整流電路兩次脈沖間隔為180°。</p><

31、p>　　如果整流電路的負(fù)載電感較大，id波形將連續(xù)，電路的工作情況可分為電流上升和電流穩(wěn)定兩個(gè)階段。</p><p>　　在電流上升階段，ωt1（ωt=α）時(shí)，觸發(fā)VT1和VT3導(dǎo)通，id從0開始上升，由于電感較大，到ωt2（ωt=π+α）時(shí)，由于u2已經(jīng)進(jìn)入負(fù)半周期，VT2和VT4承受正向電壓，有脈沖即導(dǎo)通。VT2和VT4導(dǎo)通后，電路P點(diǎn)電位將高于A點(diǎn)，Q點(diǎn)電位低于B點(diǎn)，VT1和VT3承受反向電壓而關(guān)斷，

32、原來經(jīng)由VT1和VT3的電流id改經(jīng)VT2和VT4通過，這就是VT1和VT2換流，同時(shí)VT3和VT4換流，使電路進(jìn)入第二個(gè)導(dǎo)通區(qū)間（ωt2～ωt3）。在第二個(gè)導(dǎo)通區(qū)間id將從VT1和VT3關(guān)斷和VT2和VT4開通時(shí)的電流繼續(xù)上升，電感的儲(chǔ)能增加。u2進(jìn)入第二個(gè)周期，VT1和VT3承受正向電壓，受觸發(fā)即導(dǎo)通，使電路的P點(diǎn)電位高于B點(diǎn)，Q點(diǎn)電位低于A點(diǎn)，使VT2和VT4承受反向電壓而關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)VT1和VT3與VT2和VT4的換流。如此經(jīng)過幾

33、個(gè)導(dǎo)通周期，電感儲(chǔ)能達(dá)到飽和，即每個(gè)導(dǎo)通周期開始時(shí)的電流與終止時(shí)的電流相當(dāng)，在第三個(gè)導(dǎo)通周期ωt3～ωt4，負(fù)載電流id進(jìn)入了穩(wěn)定階段。在大電感情況下，id進(jìn)入穩(wěn)定階段后電流的波動(dòng)很小。在穩(wěn)定工作階段，兩組晶閘管交替導(dǎo)通，每組導(dǎo)通角為180°，通過晶閘管的電流是寬為180</p><p>　　如果控制角α=90°，整流輸出電壓ud的正負(fù)半周期面積相等，整流輸出電壓的平均值為0。并且若α＞90&

34、#176;，在u2的半周范圍內(nèi)，觸發(fā)VT1和VT3或VT2和VT4，晶閘管能夠?qū)?，但是晶閘管的導(dǎo)通角減小，而ud的正負(fù)半周面積相等，ud的平均值都為0，因此電感性負(fù)載時(shí)，控制角的有效移相控制范圍為0°≤α≤90°。</p><p>　　單相橋式全控整流電路波形如下圖所示：</p><p>　　圖2.2 單相橋式全控整流電路波形</p><p>

35、<b>　　參數(shù)計(jì)算</b></p><p><b>　　輸出平均電壓Ud：</b></p><p><b>　　輸出平均電流Id：</b></p><p>　　變壓器副邊繞組電流有效值I2：</p><p>　　流過晶閘管的電流有效值IT：</p><p&

36、gt;　　單相橋式全控有源逆變的工作原理</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　逆變是將直流電變換成交流電。如果逆變后的交流電是直接提供給負(fù)載，成為無緣逆變；如果逆變后的交流電是送到交流電網(wǎng)，則稱為有源逆變。整流電路在滿足一定條件情況時(shí)，可以將直流側(cè)的電能經(jīng)過整流器回送到交流側(cè)電源。在RL負(fù)載中，在負(fù)載電流的上升階段，交流電源經(jīng)整流器向負(fù)載

37、提供電能，在負(fù)載電流的下降階段，id與ud反方向，是電感釋放儲(chǔ)能，釋放的儲(chǔ)能一部分在電阻中消耗，一部分則經(jīng)整流器回饋到交流電源。RL負(fù)載電感的儲(chǔ)能是有限的，即使R=0、α=90°時(shí)，電感也只能使儲(chǔ)存和釋放的電能相等。但是如果整流器的負(fù)載中含有直流電動(dòng)勢(shì)E，情況就不同了，直流電動(dòng)勢(shì)可以源源不斷的提供直流電能，并通過整流器轉(zhuǎn)化為交流電回饋電網(wǎng)，這就是可控整流器的有源逆變工作狀態(tài)。</p><p>　　在有源

38、逆變狀態(tài)，直流電源E要經(jīng)整流器向交流電源回饋電能，由于整流器只能單方向輸出電流，因此直流電源要輸出電能，電動(dòng)勢(shì)E的方向必須和整流器輸出電流的方向相同，同時(shí)為使整流器能從直流電動(dòng)勢(shì)E吸取電能，整流器輸出電壓Ud的極性也要與整流狀態(tài)時(shí)相反。這就是說，如果整流器工作在整流狀態(tài)時(shí)，Ud極性為上“﹢”下“﹣”，對(duì)RLE負(fù)載有α＜90°；在整流器工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)，Ud極性應(yīng)為上“﹣”下“+”，對(duì)RLE負(fù)載應(yīng)有α＞90°，這樣

39、電流Id從E的“+”端流出，從整流器“+”流入，電能才能從直流電源輸出，并經(jīng)整流器回饋交流電網(wǎng)。因此整流器工作于有源逆變的條件可以歸結(jié)如下：</p><p>　　整流器負(fù)載含有直流電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)E的方向與整流器電流Id的方向相同；整流器的控制角α＞90°，整流器輸出電壓反向，且Ud應(yīng)略小于直流電動(dòng)勢(shì)E。</p><p>　　半控橋式整流電路和負(fù)載側(cè)帶有續(xù)流二極管的整流電路，由于二

40、極管短路了直流電動(dòng)勢(shì)E，故不能工作于有源逆變狀態(tài)，因此需要工作于有源逆變狀態(tài)的整流器必須是全控整流電路。并且如果在有源逆變時(shí)，整流器控制角α＜90°，則Ud極性沒有改變，Ud和E將順向連接，在負(fù)載回路將產(chǎn)生很大電流Id，Id=（E+Ud）/R，這時(shí)直流電動(dòng)勢(shì)和整流器同時(shí)輸出電能，不僅電流很大，并且該電能消耗在負(fù)載回路的電阻上，這種情況一般是不允許的，要防止這種狀態(tài)出現(xiàn)。</p><p>　　為了反映整流

41、電路的整流和逆變兩種不同的工作狀態(tài)，設(shè)置了逆變角β，且令β=180°－α。當(dāng)整流電路工作于整流狀態(tài)時(shí)，0°≤α≤90°，相應(yīng)的90°≤β≤180°。當(dāng)整流電路工作于逆變狀態(tài)時(shí)，0°≤β≤90°，相應(yīng)的90°≤α≤180°。</p><p><b>　　換相重疊角</b></p><p

42、>　　在整流電路的分析中，認(rèn)為晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷是瞬時(shí)完成的，實(shí)際上電力電子器件的導(dǎo)通和關(guān)斷都需要一定的時(shí)間。整流交流電源如果來自整流變壓器，變壓器有漏抗；如果整流器直接連接電網(wǎng)，為了限制可能的短路電流，大功率整流器交流側(cè)也需要連接進(jìn)線電抗器。由于電流不能突變，這些電感的存在，限制了晶閘管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)的電流上升和下降速度，使晶閘管之間換流需要一定時(shí)間來完成，在相控電路中，換流時(shí)間以換流重疊角γ來表示。在換流過程中，整流器輸出電壓

43、為換流的二相交流相電壓之和的二分之一。在重疊換流期間，整流輸出電壓較不考慮重疊換流時(shí)的輸出電壓要小些，即產(chǎn)生了換相中的電壓降。</p><p><b>　　逆變顛覆的概述 </b></p><p>　　在考慮交流電源電抗后，在整流電路有源逆變時(shí)，如果β很小，則整流電路不能正常換相。由于交流電源電抗產(chǎn)生了重疊換流時(shí)間，使換流不能瞬時(shí)完成在ωt4時(shí)觸發(fā)VT2，由于交流電源

44、電抗產(chǎn)生了重疊換流時(shí)間，使換流不能瞬時(shí)完成，在重疊換流時(shí)間內(nèi)已經(jīng)有ua＞ub，因此在換流結(jié)束后仍應(yīng)是VT1繼續(xù)導(dǎo)通，VT2并不能導(dǎo)通，使換流不能成功。并且ua進(jìn)入正半周后，直流電動(dòng)勢(shì)E和ua順向串聯(lián)，整流器輸出電流迅速增加超過額定允許范圍，輕則使過電流保護(hù)跳閘，重則燒壞晶閘管或快速熔斷器，這就是“逆變顛覆”現(xiàn)象。</p><p><b>　　最小逆變角限制</b></p>&l

45、t;p>　　為了避免逆變顛覆現(xiàn)象，不能使β太小，需要對(duì)最小逆變角進(jìn)行限制，以確保電路能正常換流。一般取最小逆變角βmin為</p><p>　　βmin=δ + γ + θ'</p><p>　　式中：δ為晶閘管關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度，γ為換流重疊角，θ'為安全裕量角，考慮以上因素，βmin一般在30°到35°左右，βmin太小，將影響整流器的安

46、全運(yùn)行；βmin太大，將使逆變時(shí)輸出電壓過低，影響有源逆變的效率。</p><p>　　逆變顛覆現(xiàn)象還可能發(fā)生在電源缺相，晶閘管或快速熔斷器損害，晶閘管觸發(fā)脈沖丟失等情況下，一旦發(fā)生這些情況，整流器在有源逆變時(shí)都不能正常換流而造成逆變顛覆，因此工作在有源逆變狀態(tài)時(shí)，整流電路的可靠性是需要重視的。</p><p>　　晶閘管整流電路的觸發(fā)控制</p><p>　　晶閘

47、管導(dǎo)通需要正向電壓和觸發(fā)脈沖兩個(gè)條件，在整流電路中主要分析了正向電壓條件，而對(duì)觸發(fā)脈沖是認(rèn)為召之即來揮之即去的，需要時(shí)就能有，實(shí)際上觸發(fā)脈沖需要有相應(yīng)的電路產(chǎn)生，這就是觸發(fā)電路。對(duì)觸發(fā)電路的基本要求是：能產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)有一定強(qiáng)度，滿足晶閘管門極驅(qū)動(dòng)條件。觸發(fā)脈沖的形狀，能使晶閘管快速導(dǎo)通和可靠關(guān)斷；觸發(fā)信號(hào)能移相控制，即改變脈沖的控制角；觸發(fā)信號(hào)在需要晶閘管導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生，即觸發(fā)電路產(chǎn)生脈沖與整流電路的需要兩者間要步調(diào)一致。滿足這

48、些要求的信號(hào)都可以用于晶閘管的觸發(fā)，因此晶閘管的觸發(fā)電路從簡(jiǎn)單的RC移相到復(fù)雜的電路都有。</p><p>　　鋸齒波移相觸發(fā)電路如下圖所示：</p><p>　　圖2.3 鋸齒波移相觸發(fā)電路</p><p>　　圖2.4 觸發(fā)電路各點(diǎn)波形</p><p><b>　　鋸齒波的形成</b></p><

49、p>　　在輸入的同步電壓uT負(fù)半周，D1導(dǎo)通，A點(diǎn)電位為負(fù)，鉗制了T2基極電位，使T2截止，且電容C1充電。在uT變正時(shí)，D1截止，C1經(jīng)R1反向充電，A點(diǎn)電位從負(fù)逐步上升，C1延緩了A點(diǎn)電位變正的時(shí)間，其目的是拓寬生成鋸齒波的寬度，T2截止時(shí)C2充電生成鋸齒波，選擇R1、C1的參數(shù)可以使鋸齒波寬度達(dá)到240°。</p><p>　　在T2截止時(shí)，電容C2經(jīng)+15V→RP1→R3→T1充電，B點(diǎn)電

50、位逐步提高，在T2導(dǎo)通時(shí)，C2經(jīng)T2迅速放電，在B點(diǎn)形成鋸齒波。穩(wěn)壓管DW1和T1組成恒流電路，從而調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率。鋸齒波在uT過0變負(fù)，T2截止時(shí)開始上升，因此鋸齒波和uT同步。T3，R5組成射極跟隨器，以增強(qiáng)帶動(dòng)后級(jí)負(fù)載的能力。</p><p><b>　　移相控制</b></p><p>　　R6、R7、R8、T4組成移相控制電路，在移相控制電壓Uc=0時(shí)，負(fù)

51、偏置電壓Up和鋸齒波信號(hào)疊加，使鋸齒波下移，調(diào)節(jié)了鋸齒波的過零點(diǎn)，用以整定脈沖的初始相位。初始相位是整流電路輸出電壓Ud=0時(shí)的控制角α大小。如果Uc≠0，若Uc為正，鋸齒波過零點(diǎn)前移，對(duì)應(yīng)控制角α減??；若Uc為負(fù)，則鋸齒波的過零點(diǎn)后移，對(duì)應(yīng)控制角α增加，因此調(diào)節(jié)Uc可以實(shí)現(xiàn)相位控制。該觸發(fā)電路移相范圍可達(dá)240°，一般只使用中間線性度較好的180°區(qū)間，就可以滿足整流和逆變的脈沖移相控制要求。</p>

52、<p><b>　　脈沖形成</b></p><p>　　R9、C3、T4組成脈沖形成電路。在T4基極電位為負(fù)時(shí)，T4截止，D點(diǎn)呈高電平。在C點(diǎn)電位為正時(shí)，T4導(dǎo)通，鉗制D點(diǎn)為零電平。D點(diǎn)電位的負(fù)跳變，經(jīng)電容C3耦合，在T5基射極間形成一個(gè)負(fù)的尖脈沖，峰值約為-15V，負(fù)的尖脈沖使T5截止。在T5截止期間，T5基極呈高電平，在T5導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)被鉗制在約-15V，形成一個(gè)矩形脈沖，

53、推動(dòng)了后級(jí)功放輸出。</p><p><b>　　脈沖輸出</b></p><p>　　復(fù)合管T7、T8組成功放輸出電路。T5輸出的脈沖使T7、T8導(dǎo)通，脈沖變壓器Tp原邊有脈沖電流產(chǎn)生，其副邊感應(yīng)相應(yīng)的脈沖輸出，去觸發(fā)連接的晶閘管。脈沖變壓器的作用是隔離觸發(fā)電路和晶閘管主電路，使觸發(fā)電路和晶閘管主電路沒有電的聯(lián)系。D7、R14用于吸收T7、T8關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組產(chǎn)生

54、的di/dt。</p><p>　　D8、D9用于減少干擾信號(hào)對(duì)觸發(fā)的影響，R16是限流電阻。</p><p>　　單相橋式全控整流及有源逆變電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　選擇整流電路</b></p><p>　　整流電路的選擇應(yīng)根據(jù)電源情況及裝置的容量來確定。一般情況下，裝置容量在5kW以下，多采用單相橋式整

55、流電路；裝置容量在5kW以上，額定直流電壓有較高時(shí)，多采用三相橋式整流電路。</p><p>　　整流電路選擇的原則：整流器開關(guān)元件的電流容量和電壓容量必須得到充分利用；整流器直流側(cè)的紋波越小越好，以減小整流直流電壓的脈沖分量，從而可以完全省去或減少平波電抗器的容量；應(yīng)使整流器引起的網(wǎng)側(cè)諧波電流，特別是幅值較高的低次諧波電流越小越好，以保證整流器有較高的功率因數(shù)和減小對(duì)電網(wǎng)的干擾；整流變壓器的容量應(yīng)得到充分利用，

56、要求變壓器的等值容量S盡可能的接近直流容量P，并避免產(chǎn)生的磁通直流分量。</p><p>　　計(jì)算整流變壓器的參數(shù)</p><p>　　整流變壓器參數(shù)的計(jì)算有：變壓器二次側(cè)線電壓、電流的計(jì)算；變壓器一次側(cè)線電壓的確定及線電流的計(jì)算；變壓器一次側(cè)、二次側(cè)容量計(jì)算及等值容量的計(jì)算。</p><p><b>　　選用冷卻系統(tǒng)</b></p>

57、;<p>　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括發(fā)熱計(jì)算和冷卻系統(tǒng)的選用。</p><p>　　開關(guān)元件的選用與計(jì)算</p><p>　　開關(guān)元件的參數(shù)計(jì)算及選用原則：計(jì)算每橋臂器件的正反工作峰值電壓；計(jì)算每橋臂器件的電流；根據(jù)整流器的用途、使用場(chǎng)合及特殊要求，確定電流和電壓的安全裕量系數(shù)；根據(jù)提供的器件參數(shù)，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選用器件或決定器件的串并聯(lián)數(shù)量。</p><p&

58、gt;<b>　　保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　保護(hù)系統(tǒng)是整流器裝置的重要組成部分，其功能是在線監(jiān)測(cè)裝置各點(diǎn)的電流、電壓參數(shù)時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并切除故障，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。保護(hù)系統(tǒng)主要包括過電壓、過電流和負(fù)載短路保護(hù)，以及抑制電壓電流上升率。</p><p>　　主要部件和器件的計(jì)算及選用</p><p>　　主要部件和器件的計(jì)算及選

59、用主要包括：平波電抗器的計(jì)算；觸發(fā)器的選用；確定電壓、電流檢測(cè)方式；電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。</p><p>　　單相橋式全控整流及有源逆變電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)上述分析，設(shè)計(jì)出單相橋式整流及有源逆變電路圖，如下圖所示：</p><p>　　圖3.1 單相橋式全控整流及有源逆變電路圖</p><p>　　單相橋式全控整流及有源逆變現(xiàn)象的觀

60、察</p><p>　　單相橋式全控整流的觀察</p><p>　　將MCL-Ⅱ型實(shí)驗(yàn)臺(tái)上“觸發(fā)選擇開關(guān)”撥至“鋸齒波”，同步變壓器原邊繞組接220V交流電壓。將鋸齒波觸發(fā)電路的輸出脈沖端分別接至全控橋中相應(yīng)晶閘管的門極和陰極，并將主控制屏上的Ⅰ組橋觸發(fā)脈沖開關(guān)撥向“斷開”或使Ublf開路不接線。</p><p>　　調(diào)節(jié)鋸齒波觸發(fā)電路中的移相調(diào)節(jié)電位器RP1，使U

61、ct= 0，調(diào)節(jié)偏移電位器RP2，使α= 150°。保持Ub不變，逐漸增加Uct，在α= 0°~90°的范圍內(nèi)，做單相橋式全控整流電路帶電阻電感負(fù)載實(shí)驗(yàn)，在α=30°，60，90°時(shí)，用示波器觀察、記錄整流電壓ud、晶閘管兩端電壓uT的波形，并記錄U2、Ud的數(shù)值。</p><p>　　單相橋式有源逆變的觀察</p><p>　　斷開電源，

62、將開關(guān)S撥向有源逆變直流電源端，調(diào)節(jié)Uct，將α移至150°。合上主電路電源，在α=90°，120°，150°時(shí)，用示波器觀察并記錄ud、uT的波形，并記錄U2、Ud的數(shù)值。</p><p>　　表4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　逆變顛覆現(xiàn)象的觀察</b></p><p>　　調(diào)節(jié)Uct，

63、使α=150°，合上主電路電源，觀察ud波形。繼續(xù)減小Uct，此時(shí)可觀察到逆變輸出突然變?yōu)橐粋€(gè)正弦波，表明逆變顛覆。當(dāng)關(guān)斷電源開關(guān)，使脈沖消失，此時(shí)，也將產(chǎn)生逆變顛覆。用示波器觀察逆變顛覆現(xiàn)象，記錄逆變顛覆時(shí)的ud波形。</p><p>　　單相橋式全控整流及有源逆變的仿真</p><p>　　MATLAB軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　MATLAB軟件界面

64、圖MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。</p><p>　　MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪

65、制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。</p><p>　　MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB成為一個(gè)

66、強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++ ，JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。</p><p>　　MATLAB 產(chǎn)品可以用來進(jìn)行數(shù)值分析、數(shù)值和符號(hào)計(jì)算、工程與科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真、數(shù)字圖像處理技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、通訊系統(tǒng)設(shè)

67、計(jì)與仿真、財(cái)務(wù)與金融工程。 </p><p>　　MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。</p><p>　　此高級(jí)語言可用于技術(shù)計(jì)算、此開發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、交互式工具可以

68、按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問題、數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等、二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)、各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面、各種函數(shù)可將基于MATLAB的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成、不支持大寫輸入，內(nèi)核僅僅支持小寫。</p><p>　　Simulink簡(jiǎn)介</p

69、><p>　　Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)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)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Si

70、mulink。</p><p>　　Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simu

71、link提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。</p><p>　　Simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)

72、行和測(cè)試。構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB&reg; 緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。</p><p>　　Simulink具有豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫(kù)，交互式的圖形編輯

73、器來組合和管理直觀的模塊圖，以設(shè)計(jì)功能的層次性來分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理，通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、參數(shù)、屬性，生成模型代碼，提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成，使用Embedded MATLAB 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAB算法，使用定步長(zhǎng)或變步長(zhǎng)運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerat

74、or)來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來運(yùn)行模型，圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為，可訪問MATLAB從而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤。</p><p>　　單相橋式全控整流及有源逆變的仿真模型</p><p><b>　　仿真模型模塊介紹</b

75、></p><p><b>　　交流電源</b></p><p>　　圖5.1 交流電源圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Electrical Sources\AC Voltage Source</p><p><b>　　直流電源</b><

76、;/p><p>　　圖5.2 直流電源圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Electrical Sources\DC Voltage Source</p><p><b>　　變壓器</b></p><p>　　圖5.3 變壓器圖標(biāo)</p><p>　　提

77、取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Elements\Linear Transformer</p><p><b>　　晶閘管</b></p><p>　　圖5.4 晶閘管圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Power Electronics\Thyristor</p>

78、<p>　　脈沖信號(hào)發(fā)生器 </p><p>　　圖5.5 脈沖信號(hào)發(fā)生器圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\Simulink\Sources\Pulse Generator</p><p><b>　　負(fù)載電阻</b></p><p>　　圖5.6 負(fù)載電阻圖標(biāo)</p>

79、<p>　　提取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Elements\Series RLC Branch</p><p><b>　　電壓測(cè)量</b></p><p>　　圖5.7 電壓測(cè)量圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Measurements\Voltage M

80、easurement</p><p><b>　　電流測(cè)量</b></p><p>　　圖5.8 電流測(cè)量圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\SimPoweSystem\Measurements\Current Measurement</p><p><b>　　選路器</b>&l

81、t;/p><p>　　圖5.9 選路器圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\Simulink\Signal Routing\Selector</p><p><b>　　示波器</b></p><p>　　圖5.10 示波器圖標(biāo)</p><p>　　提取路徑：Simulink\Simu

82、link\Sinks\Scop</p><p><b>　　仿真模型的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　將單相橋式全控整流電路的Matlab仿真模型的負(fù)載端添加一直流電源DC100V即成為單相橋式全控整流及有源逆變仿真模型。如下圖所示：</p><p>　　圖5.11 單相橋式全控整流及有源逆變仿真模型</p><p>

83、　　仿真模型模塊的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　對(duì)于工業(yè)交流電，其頻率f=50Hz，周期T=1/f=1/50=0.02s，半周期T/2=0.01s。</p><p><b>　　交流電源 </b></p><p>　　正弦交流電壓的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖所示，參數(shù)“Peak amplitude”是正弦電壓峰值振幅，單位為伏特（V）；參數(shù)“Ph

84、ase”是正弦電壓的初相角，單位為度（°）；參數(shù)“Frequency”是正弦電壓的角頻率對(duì)于的頻率f，單位為赫茲（Hz）；參數(shù)“Sample time”是采樣時(shí)間，單位為秒（s），默認(rèn)值0標(biāo)識(shí)交流電源為連續(xù)源；在測(cè)量“Measurement”下拉選擇欄里選測(cè)量電壓還是不測(cè)電壓。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“Peak amplitude”

85、幅值設(shè)置為220V，</p><p>　　“Phase”初相角設(shè)置為0度，</p><p>　　“Frequency”頻率設(shè)置為50Hz，</p><p>　　“Sample time”采樣時(shí)間設(shè)置為0（默認(rèn)值0表示該交流電源為連續(xù)源）</p><p>　　圖5.12 交流電壓的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p>&

86、lt;b>　　直流電源</b></p><p>　　參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，圖中只有兩項(xiàng)參數(shù)設(shè)置內(nèi)容，“Amplitude”欄下輸入其直流電壓幅值，單位為伏特（V），在測(cè)量“Measurement”下拉選擇欄里選擇測(cè)量電壓還是不測(cè)。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“Amplitude”直流電源設(shè)置為220V</

87、p><p>　　圖5.13 直流電壓的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　RLC元件</b></p><p>　　在RLC元件參數(shù)設(shè)置對(duì)話框里，“Btanch type”右側(cè)的下拉窗口，可選擇RLC元件的各種組合；在參數(shù)“Resistance”下的空白窗口里，輸入電阻的歐姆數(shù)；在“Inductance”下輸入電感的亨利數(shù)；在“Capa

88、citance”下輸入電容的法拉數(shù)；還可以在“Set the initial inductor current”前的空白窗口里選即設(shè)置電感的初始電流，在“Set the initial capacitor voltage”前的空白窗口里勾選即設(shè)置電容的初始電壓，并在“Measurements”右側(cè)下拉的窗口對(duì)RLC支路進(jìn)行電壓和電流的測(cè)量：Branch voltage、Branch current、Branch voltage and

89、current或不測(cè)量：None。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“ Branch type”設(shè)置為RL，</p><p>　　“ Resistance”設(shè)置為2Ω，</p><p>　　“ Inductance”設(shè)置為0.01H</p><p>　　圖5.14 RLC元件的模塊

90、的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　晶閘管</b></p><p>　　晶閘管的模型圖標(biāo)如圖所示，晶閘管模型有兩個(gè)輸入端與兩個(gè)輸出端，第一個(gè)輸入端與輸出端是晶閘管的陽極端（a）與陰極端（k）。第二個(gè)輸入端（g）是門極控制信號(hào)端，當(dāng)勾選“Show measurement port”項(xiàng)時(shí)便顯示第二個(gè)輸出端（m），這是晶閘管檢測(cè)輸出向量端，可連接相應(yīng)的儀表，檢測(cè)流

91、經(jīng)晶閘管的電流與晶閘管正向管壓降。其參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，“Resistance Ron”晶閘管導(dǎo)通電阻，“Inductance Lon”晶閘管內(nèi)電感，當(dāng)電感參數(shù)設(shè)為0時(shí)，電阻參數(shù)不能同時(shí)設(shè)為0；當(dāng)電阻參數(shù)設(shè)為0時(shí)，電感參數(shù)也不同時(shí)為0。“Forward voltage Vf”晶閘管門檻電壓，“Initial current Ic”初始電流，“Snubber resistance Rs”吸收電阻，“Snubber capacitance C

92、s”吸收電容。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“Resistance Ron”設(shè)置為0.001，</p><p>　　“Induction Lon”設(shè)置為0，</p><p>　　“Forward voltage”設(shè)置為0.8，</p><p>　　“Initial curren

93、t Ic”設(shè)置為0，</p><p>　　“Snubber resistance Rs”設(shè)置為10，</p><p>　　“Snubber capacitance Cs”設(shè)置為1.7e-6</p><p>　　圖5.15 晶閘管的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　脈沖信號(hào)發(fā)生器</b></p>

94、<p>　　脈沖信號(hào)發(fā)生器是以矩形方波信號(hào)發(fā)生器，且為矩形方波前沿觸發(fā)方式，可用于觸發(fā)電力電子器件，如晶閘管等。它是信號(hào)發(fā)生器，不需要任何輸入信號(hào)激勵(lì)。在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，“Pulse type”脈沖類型，有Time based與Sample based兩種可供選擇，“Time”時(shí)間，有Use simulation time與Use external signal兩種可供選擇，“Amplitude”脈沖幅值，“Period

95、”周期，“Pulse Width”脈沖寬度，“Phase delay”相位延遲。當(dāng)選擇Use simulation time時(shí)，可勾選“Interpret vector parameters as 1-D”即解釋向量參數(shù)為一維的，當(dāng)選擇use external signal時(shí)，則無此勾選項(xiàng)。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“Pulse type”設(shè)置

96、為Time based，</p><p>　　“Time”設(shè)置為Use simulation time，</p><p>　　“Amplitude”設(shè)置為1.1，</p><p>　　“Period”設(shè)置為0.02，</p><p>　　“Pulse Width”設(shè)置為0.001</p><p>　　Pulse1參數(shù)對(duì)

97、話框，其中相位延遲Phase delay的設(shè)置，按關(guān)系t=αT/360°，對(duì)電網(wǎng)交流電T=0.02s，當(dāng)α=60°時(shí)，t=0.00333s；當(dāng)α=120°時(shí)，t=0.00667s，以此類推。</p><p>　　當(dāng)對(duì)α=30°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phase delay設(shè)置為t=αT/360°=0.00166s，對(duì)Pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01+0

98、.00166=0.01166s，</p><p>　　當(dāng)對(duì)α=60°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phase delay設(shè)置為t=αT/360°=0.00333s，對(duì)Pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01+0.00333=0.01333s，</p><p>　　當(dāng)對(duì)α=90°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phase delay設(shè)置為t=αT/360°

99、;=0.005s，對(duì)Pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01+0.005=0.015s，</p><p>　　當(dāng)對(duì)α=120°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延遲Phase delay設(shè)置為t=αT/360°=0.00667s，對(duì)Pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01+0.00667=0.01667s，</p><p>　　當(dāng)對(duì)α=150°仿真時(shí)，對(duì)Pulse1，相位延

100、遲Phase delay設(shè)置為t=αT/360°=0.00833s，對(duì)Pulse2，相位延遲設(shè)置為0.01+0.00667=0.01833s。</p><p>　　圖5.16 脈沖信號(hào)發(fā)生器的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　電壓測(cè)量</b></p><p>　　電壓測(cè)量模型用于測(cè)量電路兩節(jié)點(diǎn)之間的電壓，其模型圖標(biāo)如圖

101、所示，模型圖標(biāo)有兩個(gè)標(biāo)有極性的輸入端，既可用來測(cè)量直流電壓，也可測(cè)交流電壓。模型圖標(biāo)一個(gè)輸出端v，既可用來連接示波器，也可用來連接實(shí)時(shí)數(shù)字顯示表。當(dāng)測(cè)量交流時(shí)，如果沒按規(guī)定正方向連接，波形會(huì)反向，數(shù)字儀表會(huì)帶負(fù)號(hào)，參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，“Output signal”用于設(shè)置輸出信號(hào)形式，可選擇Complex（復(fù)數(shù)），Real-Imag（實(shí)部-虛部），Magnitude-Angle（幅值-相角），Magnitude（幅值）等項(xiàng)，前三種是復(fù)數(shù)量

102、，幅值則是一個(gè)標(biāo)量信號(hào)。當(dāng)電壓測(cè)量用于測(cè)量相量的仿真結(jié)果時(shí)，則需進(jìn)行必須的設(shè)置，即在仿真的模型結(jié)構(gòu)圖中，添設(shè)Powergui模型并選擇“Phasor simulation”相量仿真。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“Output signal”設(shè)置為Complex</p><p>　　圖5.18 電壓測(cè)量的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框

103、</p><p><b>　　電流測(cè)量</b></p><p>　　電流測(cè)量模型相當(dāng)于一個(gè)分流器，用于測(cè)量流經(jīng)電路，系統(tǒng)或連接線中的電流，參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，“Output signal”用于設(shè)置輸出信號(hào)形式，可選擇Complex（復(fù)數(shù)）、Real-Imag（實(shí)部-虛部）、Magnitude-Angle（幅值-相角）、Magnitude（幅值）等項(xiàng)，前三種是復(fù)數(shù)量，幅值

104、則是一個(gè)標(biāo)量信號(hào)。</p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“Output signal”設(shè)置為Complex</p><p>　　圖5.19 電流測(cè)量的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　選路器</b></p><p>　　選路器也叫選擇開關(guān)，是mat

105、lab仿真庫(kù)中的一個(gè)重要模塊，圖標(biāo)如圖所示，左側(cè)小黑方塊與小白方塊之和是其輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)或路數(shù)（即是參數(shù)“Elements”中設(shè)置數(shù)組的維數(shù)），右側(cè)小黑方塊與左側(cè)小黑方塊有連線者表示信號(hào)連通，即左側(cè)輸入送向右側(cè)輸出，左側(cè)沒有連線者一定是小白方塊。在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，“Input type”輸入信號(hào)類型，可選擇Vector（向量）與Matrix（矩陣），一般都是向量輸入，“Index mode”基數(shù)標(biāo)志模式，可選擇Zero-based（零

106、基）與One-based（一基）來進(jìn)行數(shù)數(shù)，零基，即第一個(gè)數(shù)從0開始計(jì)數(shù)。一基，即第一個(gè)數(shù)從1開始計(jì)數(shù)。”Source of element indeces“輸入向量元素源，可選擇Internal（內(nèi)部）與External（外部）“Elements”輸入向量全部元素中元素順序號(hào)，并用數(shù)組的形式設(shè)置，數(shù)組的維數(shù)是右側(cè)小黑方塊數(shù)即輸出信號(hào)的個(gè)數(shù)。數(shù)組的元素順序號(hào)，可按“零基”或按“一基”計(jì)數(shù)，只有元素源選擇Internal才有效。</

107、p><p>　　在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置如下：</p><p>　　“ Input type”設(shè)置為Vector，</p><p>　　“ Index mode”設(shè)置為One-based，</p><p>　　“ Source of element indices”設(shè)置為Internal，</p><p>　　“ Eleme

108、nts”設(shè)置為[2]，</p><p>　　“ Input port width”設(shè)置為2</p><p>　　圖5.20 選路器的模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　示波器</b></p><p>　　在示波器的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，有兩張標(biāo)簽頁，“General”（一般參數(shù)設(shè)置）和“Data history

109、”（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)參數(shù)設(shè)置）。</p><p>　　“General”主要是針對(duì)示波器窗口坐標(biāo)系與曲線顯示方面的。“Axes”欄下的“Number of axes”為示波器窗口內(nèi)的坐標(biāo)系個(gè)數(shù)，默認(rèn)設(shè)置為1；當(dāng)設(shè)置為2時(shí)，相應(yīng)模型結(jié)構(gòu)圖中的示波器圖標(biāo)的輸入端就變成兩個(gè)輸入端口?！癟ime range”欄位信號(hào)顯示從0開始的時(shí)間區(qū)間，默認(rèn)設(shè)置為10，若設(shè)置為n，則信號(hào)顯示的時(shí)間區(qū)間為[0，n]；“Tick labels”下

110、拉三個(gè)選項(xiàng)：“all”為坐標(biāo)系標(biāo)注標(biāo)識(shí)“Time offset 0”，“none”為坐標(biāo)系不標(biāo)注標(biāo)識(shí)“Time offset 0”，“bottom axis only”為坐標(biāo)系底部標(biāo)注標(biāo)識(shí)“Time offset 0”，實(shí)際上與“all”選項(xiàng)相同。“floating scope”欄被勾選時(shí)，則示波器為游離狀態(tài)，模型結(jié)構(gòu)圖中示波器圖標(biāo)的輸入端將與系統(tǒng)模型的連線會(huì)斷開?！癝ampling”下拉菜單有兩個(gè)選項(xiàng)：其一，”Decimation“設(shè)

111、置數(shù)據(jù)的顯示頻度，1為默認(rèn)設(shè)置，表示每點(diǎn)都顯示，設(shè)置為n時(shí)，則為隔（n-1）點(diǎn)顯示一次；其二，”Sample time“設(shè)置顯示點(diǎn)的采樣時(shí)間間隔，默認(rèn)設(shè)置為0，意為顯示連續(xù)信號(hào)，設(shè)置為-1，</p><p>　　“Data history”主要是針對(duì)示波器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳送方面的?！盠imit data points to last”欄設(shè)置緩沖區(qū)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，默認(rèn)設(shè)置為5000。若輸入的數(shù)據(jù)過多時(shí)，則會(huì)自動(dòng)清除空間