1. 建立仿真模型
根据单相桥式原理建立的仿真模型如下图:
元器件名称 提取元器件路径 交流电压 SimPower systems/electrical soyres 元器件名称 提取元器件路径 RLC串联电SimPower 路 systems/elements Simulink/sinks simulink/source simulink/singal routing SimPower systems /measurment 终端模块
单相变压器 SimPower systems/Elements 晶闸管 SimPowersystems/powerelectronics 示波器 常数模块 信号分解 平均值测量SimPowersystems/extra library/ 模块 measurments 脉冲发生器 SimPower systems/ extra library/control 电流测量 blocks 电压测量 SimPower systems/mensurements 学习文档 仅供参考
simulink/Sinks 在simulink模型库中没有专用的单相桥式整流电路的触发模块,这里使用了三相VT3的触发脉冲。用电压测量器取得变压器二次电压信号作为触发器的同步信号,同步信号从触发器AB端输入,触发器BC,CA端和Block端用常数模块设置‘0’。Synchronized 6—Pulse Generator产生6路触发信号,通过Demux分解并与变压器二次电压的相位比较,图〔1〕上为变压器二次电压波形,中为6路脉冲波形,下位4路脉冲触发波形,将脉冲相位与正弦波比较,这两路信号可以满足单相桥的触发和移相控制要求,因此将第6路触发脉冲链接VT1,VT4,第四路链接VT2和VT3。模型中用示波器观测连接点上得波形,示波器Ud,Id观测负载电压和电流,示波器Uvt1,Ivt1观测晶闸管VT1的电压和电流。示波器Pulse观察电压电压和触发脉冲,并通过Mean Value计算负载两端的电压平均
值
。
图〔1〕
2 设置仿真参数
〔1〕.交流电压源:电压峰值为220*sqrt〔2〕,频率为50HZ,初始相位为0. 〔2〕.变压器:一次电压为220V〔有效值〕,二次电压为100V。 〔3〕.RLC负载:R=0.5, L=10*e-3
〔4〕.脉冲发生器Synchronized 6—Pulse generator:同步频率为50hz,脉冲宽度取10。
(5) .给定角a=0°, 30°, 60°
(6) .设置仿真时间为0.1S,算法为ode23t。
3.启动仿真
〔1〕.电阻性负载分析 图(2)是a=0°时的负载电压和电流波形,其中电压波形中又瞬时值和计算的平均值,波形说明,电压和电流波形都是脉动的,反映了电源的交流电进过整流器后变成了直流电,实现了整流。电压峰值为140V,与计算值Udmax=sqrt〔2〕U2相符,电流峰值为280A,与计算值Idmax=Udmax/相符。
图〔3〕是电阻负载a=60°时的负载电压和电流波形,波形已随控制角变化,除仿真起动的第一个0.01S,因为起动T=0时已经产生第一个脉冲,波形为正弦波外,以后周期与a=60°应有的波形相符。图〔4〕是a=120°时电阻负载电压
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和电流波形,比较〔2〕,〔3〕,(4)的波形,随着控制角的增加,输出电压的平均值减小,输出电流也随之下降。电压的幅值Um=310V,电流的幅值=280A,与计算的Im=Um/R相符。
〔2〕a=0° 〔3〕a=60°
〔 上〕为电压波形,〔下〕位电流波形。
〔4〕 a=120°
图〔5〕〔上〕和〔下〕分别是晶闸管VT1和VT4两端的电流和电压波形。通过比较可以看到,在晶闸管有电流时,晶闸管两端电压为零,在VT1,VT4关断时,假设VT2,VT3也关断,则VT1,VT4承受U2/2电压,假设VT3,VT2导通,则VT1,VT4承受电源电压U2,且承受的最高反向电压为电源电压的峰值U2max=sqrt〔2〕U2。根据该电压可以选择晶闸管的额定参数。
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〔5〕 a=60°时的晶闸管电流〔上〕电压〔下〕波形
〔2〕电阻-电感(R-L)负载仿真分析 从图(6),(7)可知如果电感较大,整流器输出电压电流波形连续,a>0°后电压波形出现负值。同时通过比较可知,电压的负值随控制角的增加而增加,整流输出电压平均值则随控制角增加而减小,同时负载减小,从a=30°时的700A减小到a=60°时的400A。电流的脉动变大。点感负载在起动时电流有上升过程,在数个周期后进入稳态。这是感性负载的特点。
〔6〕 a=30°时的RL负载电压电流
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〔7〕 a=60°时的RL负载电压电流波形
〔左〕为电压,〔右〕为电流
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