三相整流-逆变电路仿真
整流与逆变一直是电力电子变流技术的热点之一。其基本理论与方法已成熟几十年了,但随着整流---逆变电路在工业生产和日常生活中的广泛应用,其对电网带来的谐波污染问题日益突出,另一方面在电机调速应用领域,整流---逆变电路的性能直接影响着调速系统的性能,因此近些年来对整流---逆变电路性能的改善方面提出了许多方法,并成为热点之一。在研究方法上,前期仿真可节省经费,提高研究效率,成为理论阶段的一个重要环节。
在MATLAB的Simulink中专门设置了电力系统“SimPowerSystems”的模块库,包括10类模块库,即电源元件库(ElectricalSources)、线路元件库(Elements)、电力电子元件库(PowerElectornics)、电机元件库(Mahines)、连接元件库(Connectors)、电路测量模块库(Measurements)、附加元件库(Extras)、演示教程(Demos)、电力图形读者接口(Powergui)和电力系统元件库(Powerlib-models)。
二、 设计要求
1、 可自选参数搭建仿真系统。
2、 可参考指导老师提供的参考资料搭建仿真系统。
3、 可利用图书馆资源及网络资源查阅资料搭建仿真系统。
4、 充分熟悉SimPowerSystems库中的各类元件。
5、 报告中要介绍所用到的关键库元件应用原理、参数设定等。
6、 列出建立系统的步骤。
7、 列清仿真结果图。
三、设计步骤
1、添加元器件并设置相关参数:
(1)、添加AC Voltage Source功能模块:点击SimPowerSystem模块库,->点击Electrical Source,即可调出该模块,->并取名为Va,->双击它,->弹出它的属性参数设置框,->将Peak amplitude/V(峰值)设置为10e3;Phase/deg(相位)设置为0;将Frequency/Hz(频率)设置为50;同理,再调用该模块,取名为Vb,将Peak amplitude/V(峰值)设置为10e3; Phase/deg(相位)设置为120;将Frequency/Hz(频率)设置为50;同理,再调用该模块,取名为Vc,将Peak amplitude/V(峰值)设置为10e3; Phase/deg(相位)设置为-120;将Frequency/Hz(频率)设置为50;如图1(a)、(b)、(c)所示。
图1(a)Va参数设置对话框图1(b)Vb参数设置对话框
图1(c)Vc参数设置对话框
(2)、添加Three-Phase Transformer(Tow Windings) 功能模块:点击SimPowerSystem模块库, ->Elements,即可调出该模块,->并取名为三相变压器,->双击它,->弹出它的属性参数设置框,如图2所示,将它的Norminal Power and frequency(额定功率)置为【50e3,50】;将winging1(ABC)connection(原方绕组联接方式)置为Y型(即星形接法),在Three-Phese Transformer(Two Windings)功能模块中,除了Y型接法以外,还有Yn、Yg、Delta(Dl)(三角形接法)和Delta(Dl1)等五种接法;->接着设置原方绕组参数,将原方绕组的 图2 设置三相变压器参数
V1 Ph-ph(Vrms)(线电压有效值)、R1(电阻)和L1(电感)置为:【10e.3,0.002,0.08】;同理设置副原方绕组:【1e.3,0.002,0.08】;最后设置变压器的Magnetization Resistance Rm(磁化电阻)和Magnetization Resistance Lm(磁化电抗)分别为5和5;Measurements选取Windings voltages(测量绕组电压)。
(3)、添加Univeral Bride功能模块,点击SimPowerSystem模块库,->点击Powre Electronics,即可调出该模块,并将其命名为三相整流桥,双击它,弹出它的属性参数设置框如图3所示,将桥臂数(Number of ration)选取为“3”,(因为为三相整流桥电路),将功能模块的端口配置(Port configuration)选取“ABC as input teminals”(A、B和C置为输入端口),将电力电子器件(PowreElectronic device)选取“Thyristors”(即晶闸管整流桥),且将Measurements栏设置为ALL voltages and currents,其他参数不作改动。
图3设置三项整流桥参数
(4)、需要在整流电路之后接上LC低通滤波器,L=100mH,C=400uF,则截止频率约为8Hz。添加Series RLC Basnch模块,点击SimPowerSystem模块库,->点击Electronics,即可调出该模块,并将其命名为滤波电感100mH,双击它,弹出它的属性参数,将它的Resistance设置为0,Inductance设置为100e3(即100mH),Capacitance设置为inf,且将Measurements栏设置为Branch voltages and current。设置如图4所示。 图4滤波电感100mH参数设置
(5)、添加Parallel RLC Basnch模块,点击SimPowerSystem模块库,->点击Elements,即可调出该模块,->并命名为滤波电容4000uF,双击它,弹出它的属性参数,将它的Resistance设置为inf,Inductance设置为inf,Capacitance设置为4000-6(即4000uf),且将Measurements栏设置为Branch voltages and current。如图5所示。
(6)、添加Univeral Bride功能模块,点击SimPowerSystem模块库,->点击Powre Electronics,即可调出该模块,并将其命名为三相逆变桥,双击它,弹出它的属性参数设置框如图6所示,将桥臂数(Number of ration)选取为“3”,(因为为三相逆变桥 图5 滤波电感4000uF参数设置
电路),将功能模块的端口配置(Port configuration)选取“ABC as output teminals”(A、B和C置为输出端口),将电力电子器件(PowreElectronic device)选取“IGBT/Diodes”(即IGBT逆变桥),且将Measurements栏设置为ALL voltages and currents,其他参数不作改动。 图6三项逆变桥参数设置
(7)、在逆变桥之后接LC低通滤波器,L=30mH,C=300uF,则截止频率约为53Hz。添加3-phase Series RLC Basnch模块,点击SimPowerSystem模块库,->点击Elements,即可调出该模块,并将其命名为三相滤波电感30mH,双击它,弹出它的属性参数,将它的Resistance设置为0,Inductance设置为30e-3(即30mH),Capacitance设置为inf,且将Measurements栏设置为Branch voltages and current。如图7所示。463