电力电子建模仿真

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1、摘要本设计是一个单相全控整流桥装置的建模与仿真，此整流装置采用了四个晶闸管组成了桥式整流装置，电源为单相电源，负载为电阻、电感、反电动势负载，其中电源电压有效值U＝120V，反电动势E＝80V，R＝120Ω，电感L=200mH，α＝60°。关键词单相全控桥式晶闸管电阻电感反电动势负载第一章摘要关键词及仿真电路组成原理分析一．主电路组成原理分析1.仿真电路图2.原理分析在单相桥式全空整流电路中，晶闸管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，负载电流id为零，ud也为零，VT1、V

2、T4串联承受电压u2，设VT1和VT4的漏电阻相等，则各承受u2的一半。若在触发角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、L、E、VT4流回电源b端。当u2过零时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id并不关断。直至ωt=π+α，并且

3、u2

4、>E时，给VT2和VT3加触发脉冲，VT2和VT3导通。VT2和VT3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，至下一周重复上述过程，如此循环下去。.1.第二章驱动电路的设计一.驱动电路的设计晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的

5、门极触发脉冲，保证晶闸管在学要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往包括触发时刻进行控制相位控制电路、触发脉冲的放大和输出环节。触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于60°或采用相隔60°的双窄脉冲。（2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流3～5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1～2A∕us。（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。（4）应有良好的抗干扰性能、

6、温度稳定性及与主电路的电气隔离。在本设计中最主要的是第1、2条。理想的触发脉冲电流波形如下图。理想的晶闸管触发脉冲电流波形-----脉冲前沿上升时间（）----强脉冲宽度---强脉冲幅值（）---脉冲宽度--脉冲平顶幅值（）晶闸管触发电路类型很多，有分立式、集成式和数字式，分立式相控同步模拟电路相对来说电路比较复杂；数字式触发器可以在单片机上来实现，需要通过编程来实现，本设计不采用。本设计采用的驱动电路如右图：.2.它由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM及附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。当V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极

7、之间输出触发脉冲。VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其存储的能量而设的。为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其他电路环节。第三章仿真模型图原理及分析一.仿真模型图二.原理分析1.开关器件模型此仿真采用如右图所示的开关器件统一模型来模拟实际晶闸管，其特性曲线如下图所示。当外加电压大于EFVD，且触发脉冲IPUL为1时，触发导通；当外加正向电压大于正向击穿电压EBO时，器件被击穿；而当器件电流降到0时关断。此模型除了不能模拟器件的存储效应等动态过程外，可以相当好地给出装置的仿真结果。2.触发电路模型触发电路则以脉冲发生器

8、VPULSE来模拟，即模型图中的V3、V4、V5、V6。只要设置好参数就可以得到想要的控制效果。如α为360°对应TD=20ms，所以此仿真为TD=3.33ms和TD=13.33ms，即α=60°。其他参数为TF=0.1ms，PW=1ms，PER=20ms，V1=0V，V2=10V，TR=0.1ms。3.电源模型.3.电源采用一个VSIN电压源即可，按照要求电压有效值VAMPL=120V，频率FREQ=50HZ，关断电压VOFF=0V。第四章仿真结果及改进措施一.仿真结果及分析1.仿真结果此仿真可以对很多电量进行分析，如负载电压、负载电流、晶闸管电压电流等

9、，详细情况如下（截图均为50ms仿真图）：1.电源电压U22.电源电流I23.电流IVT1、TVT4（两者几乎相同）.4.4.电流IVT2、IVT3（两者几乎相同）5.电压IVT1、IVT4（两者几乎相同）6.电压IVT2、IVT3（两者几乎相同）.5.7.负载电压Ud8.负载电流Id2.仿真结果分析该仿真总共仿真了100ms，最小步长为2us，总用时35.3秒，结果鉴于西安交通大学王兆安、黄俊主编的《电力电子技术》第4版，第2章整流电路中的2.1节单相可控整流电路，基本满意，虽然有些许误差，比如电源电流I2，每个晶闸管的电流都会出现尖峰电流现象。这是因为

10、这里用的都是详细理想模型，而实际电路中不可避免的存在有功损耗，这样