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《基于MATLAB的单相全控整流电路功率因数测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷第1期武汉工程大学学报Vol.32No.12010年01月J.WuhanInst.Tech.Jan.2010文章编号:167422869(2010)0120090203基于MATLAB的单相全控整流电路功率因数测定崔士杰,汪建华(武汉工程大学等离子体化学与新材料重点实验室,湖北武汉430074)摘要:介绍了单相全控整流电路移相控制方法的实现,并详细地讲解了功率因数的测量原理,同时给出了利用MATLAB的Simulink工具实现单相全控整流电路的功率因数测定的具体方法和仿真模型,最后给出了在不同移相控制角下所得到的功率因数测量结果.关键词:单相整流;功率因数;MATLAB;测
2、量方法中图分类号:TM932文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.167422869.2010.01.0261T0引言PT∫0u(t)i(t)dtλ==(3)SUI众所周知,单相全控整流电路(也称作相控整1.2输入电压为正弦波而输入电流为非正弦流电路)中由于存在非线性元件(如可控硅、IGBT波时的功率因数定义等),使得流过非线性元件的电流波形不是正弦由整流电路的工作原理可知,整流输入电压波.若把这种电流波形进行傅立叶分解,即可得到波形为标准正弦波,仅存在基波分量;而输入电流[1]幅值和相位各不相同的基波和一系列谐波.由为周期性的非正弦波,除包含基波分量外,还包含于基波
3、电流和电源电压的相位之间存在相位差,[2]许多高次谐波分量.此时的P=UI1cosφ带人式所以相控整流电路在不同的移相角下就对应不同(3)有的功率因数.由于众多教科书中都没有介绍相控PUI1cosφI1整流电路功率因数的计算公式,而且在实际工业λ===cosφ=γcosφ(4)SUII生产中所使用的功率因数测量仪的价格不菲.如式(4)中:I1为基波电流有效值,I为总电流有效果能通过计算机仿真的方法测得某一电路的功率值,γ称为谐波因数,cosφ叫做相位因数,φ为电压因数(即便它与实际的功率因数略有差异),也会基波与电流基波的相位差.因此,这种情况下的功给设计、分析和改进电路的工作带来
4、好处.所以要率因数就等于谐波因数与相位因数的乘积,即设法借助某种“软工具”来进行测定.利用λ=γcosφ.MATLAB的Simulink工具箱就可以方便地解决设瞬时电流为i(t),将其展开成傅立叶级数得这个问题.到∞∞1功率因数的测量原理i(t)=∑ansin(nωt)+∑bncos(nωt)n=1n=11.1功率因数的定义2π1式中:an=i(t)sin(nωt)d(ωt)为了表征交流电源的利用率,在电工学中引π∫0入了功率因数(λ)这个术语,定义为有功功率(P)12πbn=i(t)cos(nωt)d(ωt)与视在功率(S)的比值,即λ=P/S.设u(t)为瞬时π∫0输入电压,i
5、(t)为瞬时输入电流,T为输入电压的其中,n为谐波次数.对于第n次电流谐波,其周期,U、I分别为输入电压和电流的有效值,则有电流的有效值In与输入总电流的有效值I分别1T为:P=∫0u(t)i(t)dt(1)T122In=an+bnS=UI(2)2222I=I1+I2+⋯+In收稿日期:2009207213作者简介:崔士杰(19802),男,安徽六安人,助教,硕士.研究方向:电力电子与电源技术.第1期崔士杰,等:基于MATLAB的单相全控整流电路功率因数的测定91定义总的谐波畸变率σ为节组成.“Relay”是滞环控制模块,具有施密特触[4]I2-I2发器特性,用来模拟带滞环特性的继
6、电器特性;1σ=2×100%I“RateLimiter”是斜坡函数,用于限制输入信号的故上述式(4)变成上升和下降的变化率.In1端子输入的是触发脉冲I1cosφ的同步信号;同步电压经Relay环节产生与同步电λ=cosφ=(5)11+σ2[5]压正半周等宽的方波,该方波经RateLimter环由此可见,单相全控整流电路的功率因数不节产生锯齿波,锯齿波再与由输入端子In2送来的仅与基波电压、电流之间相位差的余弦有关[6],还与移相控制电压叠加调节锯齿波的过零点,再经[3]输入电流波形的畸变程度有关系.利用Relay环节产生前沿可调、后沿固定的晶闸管触发MATLAB中的电力系统仿真工
7、具箱的傅立叶分脉冲.综上所述,利用这个模块就可以实现移相触析、谐波畸变测量、三角函数等模块,就可以仿真发控制.得出电路的功率因数.2.2λ分析模块的组成依据式(5),可得λ分析模块仿真模型如图32仿真模型的搭建及仿真结果所示.单相全控整流电路的功率因数测定的电路仿真模型如图1所示.整个模型由单相全控整流电路、触发脉冲子系统、λ测量子系统等组成,其中的triggermodule为触发脉冲子系统;harmonicanalysis为λ测量子系统;VT1、VT2、VT3、VT
