电力电子课程设计.docx

课程设计报告整流电路输出电压谐波分析专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 11电气（2）班 学 号： 姓 名： 华南理工大学电力学院2014-1-5 目录1电路原理分析11.1电路结构11.2工作原理21.3基本数量关系32PSIM仿真32.1程序介绍:32.2电路搭建:42.3波形分析42.4谐波分析53matlab Simulink 仿真63.1搭建电路63.2波形分析73.3谐波分析84整流电压谐波计算程序84.1谐波计算84.1.1谐波的含义84.1.2手工傅里叶分解计算114.1.3matlab程序计算124.1.4谐波分析134.2纹波因数134.2.1纹波因数的含义134.2.2计算程序134.3谐波电压和α角的关系144.3.1计算程序144.3.2分析175结论17参考资料18课程设计任务书题目单相半波整流电路整流电压谐波的计算任务编写计算整流电路电压谐波的程序，然后对电路的谐波含量进行分析（20次以内，α＝0）；计算波纹因数γv（α＝0）；分析控制角α与最低3次谐波的电压特性（用曲线表示）。要求课程设计说明书采用A4纸打印，装订成本；内容包括编写程序、计算结果分析、生成曲线。U=220Vf=60 HzRz=50电路原理分析电路结构整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能转换为直流电能供给直流用电设备。整流电路可按照组成的器件分为不可控、可控、半控三种，简单的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路等。晶闸管（Thyristor）的特点是: 为半控器件，导通条件为，加/view/3118333.htm正向电压且门极有触发/view/10897.htm电流；其派生/view/481400.htm器件有：/view/1399441.htm快速晶闸管，/view/3419370.htm双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。若用晶闸管T替代单相半波整流电路中的二极管D，就可以得到单相半波可控整流电路的主电路，如图1-1 电路图所示。设图中变压器副边电压u2为50HZ正弦波，负载 RL为电阻性负载。图 11 单相半波整流电路(纯电阻负载)的电路原理图图 12 单相半波整流波形单相半波可控整流电路的特点时简单，但输出脉动大，变压器二次电路中含直流分量，容易造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需要增大铁心截面积，增大了设备的容量。工作原理 （1）在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。 （2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。 （3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。 （4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。基本数量关系a.直流输出电压平均值b.输出电流平均值c.负载电压有效值d.负载电流有效值e.晶闸管电流平均值PSIM仿真程序介绍:PSIM是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。PSIM全称Power Simulation。PSIM是由SIMCAD 和SIMVIEM两个软件来组成的。PSIM具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。本仿真解析系统，不只是回路仿真单体，还可以和其他公司的/view/557623.htm仿真器连接，为用户提供高开发效率的仿真环境。例如，在电机驱动开发领域，控制部分用MATLAB/Simulink实现，主回路部分以及其周边回路用PSIM实现，电机部分用电磁场分析软件MagNet、JMAG实现，由此进行连成解析，实现更高精度的全面仿真系统。电路搭建:使用PSIM在底栏中找出对应元件，并连接导线，并添加时钟设置仿真时间，即可快速搭建出题设电路，其图如下：图 21PSIM仿真电路图其中交流电压源：U=220Vf=60HZ晶闸管驱动：f=60HZ 导通角：0~50°电阻：R=50Ω时钟：总仿真时间：0.1s波形分析在搭建完电路之后即可进行整流波形仿真，点击‘run simulation’开始仿真，得到电阻电压Ud的波形如下图 22PSIM仿真的Ud波形图对比电源电压Uv图 23PSIM仿真的Uv波形图可以发现在第一个周期内