实验指导书 电子科技大学1.doc

电力电子技术 虚拟实验 实验指导书 电子科技大学能源科学与工程学院 编制 2015年6月  目 录 实验一 电力二极管仿真实验 2 实验二 晶闸管仿真实验 7 实验三 可关断晶闸管仿真实验 15 实验四 IGBT仿真实验 23 实验五 单相桥式全控整流电路仿真实验 31 实验六 三相桥式全控整流电路仿真实验 39 实验七 直流降压斩波电路仿真实验 47 实验八 直流升压斩波电路仿真实验 53 实验九 Buck-Boost降压-升压斩波电路仿真实验 59 实验十 单相交流调压电路仿真实验 65 实验十一 相控式三相交流调压电路仿真实验 86 实验十二 单相交-直-交变频电路仿真实验 93 实验十三 电压型单相SPWM半桥逆变器电路仿真实验 100 实验十四 电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验 105 实验十五 通用变频器电路仿真实验 111 实验十六 基于超导的直流输电系统仿真实验 122  实验一 电力二极管仿真实验 实验目的 掌握电力二极管仿真模型模块各参数的含义。 理解电力二极管的单向导电特性。 实验设备：MATLAB/Simulink/PSB 实验原理 电力二极管测试电路如图1-1所示。u2为电源电压，ud为负载电压，id为负载电流，uVT为电力二极管阳极与阴极间电压。 图1-1 电力二极管测试电路 实验内容 启动Matlab，建立如图1-2所示的电力二极管测试电路结构模型图。系统中使用的模块包括： ● 构成主电路的模块：AC Voltage Source(交流电压源)，Diode(电力二极管模块)，Series RLC Branch(串联RLC分支），Ground(接地模块)。 ● 测量与输出模块：Current Measurement(电流测量模块），Voltage Measurement(电压测量模块），Demux(信号分离器)以及Scope(示波器模块)。 图1-2 电力二极管仿真测试模型 双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图1-3、1-4、1-5所示。 图1-3 交流电压源模块参数 图1-4 电力二极管模块参数 图1-5 负载模块参数 设置系统的仿真参数如图1-6所示。 图1-6 系统仿真参数 运行仿真模型系统即可得到电源电压、负载电流、负载电压、电力二极管电流以及其正向压降的仿真波形，如图1-7所示。 图1-7 仿真波形图 实验总结 1、结合图1-7分析电力二极管的单向导电特性对电压和电流输出波形的影响。 2、将负载的电感量增大到1e-3H，如图1-8所示，其余参数不变，重新仿真后所得波形如图1-9所示。观察波形有什么变化？分析其原因。 图1-8 负载参数设置 图1-9 仿真波形图 3、自己再改变测试系统模型的其他模块参数或仿真参数，观察对应的输出波形，分析波形变化的原因。 4、总结电力二极管模块各参数的含义。  实验二 晶闸管仿真实验 实验目的 掌握晶闸管仿真模型模块各参数的含义。 理解晶闸管的特性。 实验设备：MATLAB/Simulink/PSB 实验原理 晶闸管测试电路如图2-1所示。u2为电源电压，ud为负载电压，id为负载电流，uVT为晶闸管阳极与阴极间电压。 图2-1 晶闸管测试电路 实验内容 启动Matlab，建立如图2-2所示的晶闸管测试电路结构模型图。 图2-2 带电阻性负载的晶闸管仿真测试模型 双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图2-3、2-4、2-5所示。 图2-3 交流电压源模块参数 图2-4 晶闸管模块参数 图2-5 脉冲发生器模块参数 固定时间间隔脉冲发生器的振幅设置为5V，周期与电源电压一致，为0.02s（即频率为50Hz），脉冲宽度为2（即7.2o），初始相位（即控制角）设置为0.0025s（即45o）。 串联RLC分支模块Series RLC Branch与并联RLC分支模块Parallel RLC Branch的参数设置方法如表2-1所示。 表2-1 RLC分支模块的参数设置 元件 串联RLC分支 并联RLC分支 类别 电阻数值 电感数值 电容数值 电阻数值 电感数值 电容数值 单个电阻 R 0 inf R inf 0 单个电感 0 L inf inf L 0 单个电容 0 0 C inf inf C 在本系统模型中，双击Series RLC Branch模块，设置参数如图2-6所示。 图2-6 负载模块参数 系统仿真参数设置如图2-7所示。 图2-7 系统仿真参数 运行仿真模型系统即可得到控制角为45o时，电源电压、触发信号、流过晶闸管的电流、晶闸管阳极和阴极两端电压、负载电流、负载电压的仿真波形，如图2-8