1、第五章 電力電子變流電路的仿真5.1.3 不控整流電路和電容性負(fù)載仿真第五章 電力電子變流電路的仿真工作原理及波形分析 基本工作過程 在u2正半周過零點(diǎn)至t=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，此階段電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流，同時ud下降。 至t=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時向負(fù)載R供電。 電容被充電到t=時，ud=u2，VD1和VD4關(guān)斷。電容開始以時間常數(shù)RC按指數(shù)函數(shù)放電。 當(dāng)t=，即放電經(jīng)過-角時，ud降至開始充電時的初值，另一對二極管VD2和VD3導(dǎo)通，此后u2又向C充電，與u2正半周的情況一樣。 5. 1. 3 不

2、控整流電路和電容性負(fù)載仿真工作原理及波形分析 5. 1. 3 不控整流電路和電容5. 1. 3 不控整流電路和電容性負(fù)載仿真輸出電壓平均值 空載時， 重載時，Ud逐漸趨近于0.9U2=198V，即趨近于接近電阻負(fù)載時的特性。5. 1. 3 不控整流電路和電容性負(fù)載仿真輸出電壓平均單相橋式不控整流電路仿真單相交流電壓源通用橋開關(guān)器件選用二極管整流輸出電壓采用電容濾波多路測量器單相橋式不控整流電路仿真單相交流電壓源通用橋開關(guān)器件選用二極仿真步驟：1. 建立仿真模型 （1）打開仿真平臺，新建Model文件 （2）提取電路元件模塊 （3）布局，連線2. 設(shè)置模塊參數(shù) 交流電壓源，通用橋，濾波電容和負(fù)載

3、電阻 濾波電容：200F 負(fù)載電阻：分四種情況，開路、200、20 、2 。仿真步驟：交流電壓源幅值相位頻率采樣時間測量選項(xiàng)：測量電源電壓交流電壓源幅值相位頻率采樣時間測量選項(xiàng)：測量電源電壓通用橋橋臂數(shù)阻尼電阻阻尼電容，inf表示無窮大電力電子器件選擇二極管導(dǎo)通電阻導(dǎo)通電感晶閘管導(dǎo)通時正向壓降不選擇測量項(xiàng)通用橋橋臂數(shù)阻尼電阻阻尼電容，inf表示無窮大電力電子器件選3. 設(shè)置仿真參數(shù) 仿真起始時間0、終止時間0.08s、數(shù)值計算方法ode23tb或ode15s4. 啟動仿真5. 仿真結(jié)果整理和分析3. 設(shè)置仿真參數(shù)b)a)c)d)負(fù)載R開路不同電阻負(fù)載時的電壓波形R=500R=20R=2b)a)

4、c)d)負(fù)載R開路不同電阻負(fù)載時的電壓波形R=500R=200時的電流波形b)a)c)d)輸出電流id電容電流ic電源電流is電阻電流irR=200時的電流波形b)a)c)d)輸出電流id電容電流 隨著電阻減小，負(fù)載電流增加，輸出電壓波形波動增大，說明不控整流電路電容濾波電路輸出電壓的平均值與負(fù)載大小有關(guān)，負(fù)載越大（負(fù)載電阻R越小），電容放電速度越快。為了減小輸出電壓波動，可以增加濾波電容量。 在啟動時，電源電流、輸出電流和電容電流都有較大的沖擊，主要是電容從零狀態(tài)開始充電造成的。 隨著電阻減小，負(fù)載電流增加，輸出電壓波形波動uduuua)b)Oiaiddabac0dqwtpp3wt基本原理

5、當(dāng)某一對二極管導(dǎo)通時，輸出直流電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。 當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。電流id斷續(xù)和連續(xù) 比如在VD1和VD2同時導(dǎo)通之前VD6和VD1是關(guān)斷的，交流側(cè)向直流側(cè)的充電電流id是斷續(xù)的。 VD1一直導(dǎo)通，交替時由VD6導(dǎo)通換相至VD2導(dǎo)通，id是連續(xù)的。 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形三相橋式不控整流電路（略）uduuua)b)Oiaiddabac0dqwtpp3wt輸出電壓平均值 空載時， 重載時，Ud逐漸趨近于2.34U2=514.8V。 Ud在（2.34U2 2.45U2）之間變化。輸出電壓

6、平均值電氣工程計算機(jī)仿真513不控整流電路與電容性負(fù)載仿真課件仿真步驟：1. 建立仿真模型 （1）打開仿真平臺，新建Model文件 （2）提取電路元件模塊 （3）布局，連線2. 設(shè)置模塊參數(shù) 交流電壓源，通用橋，濾波電容和負(fù)載電阻 濾波電容：500F 負(fù)載電阻：分別取20、200 仿真步驟：交流電壓源交流電壓源通用橋通用橋通用橋阻尼電阻和電容的設(shè)置 當(dāng)阻尼電阻設(shè)置為inf或阻尼電容設(shè)置為0時，無阻尼電路。 當(dāng)系統(tǒng)離散時，為了避免產(chǎn)生數(shù)字震蕩，應(yīng)指定合適的阻尼電阻和電容。對于強(qiáng)迫換流器件（GTO、IGBT或MOSFET），只要有觸發(fā)脈沖送給開關(guān)器件，緩沖電路就可采用純電阻的緩沖電路。如果沒有觸發(fā)

7、脈沖，通用橋工作于正向整流會反向整流狀態(tài)時，必須采用如下公式選擇合適的緩沖電阻和電容。其中：Pn，變換器的額定容量 Vn，額定線電壓 f，基波頻率 Tn，采樣時間當(dāng)電力電子器件不導(dǎo)通時，阻尼電路漏電流小于0.1%額定電流；RC時間常數(shù)大于兩倍的采樣時間。該值可能與實(shí)際值不同通用橋阻尼電阻和電容的設(shè)置其中：Pn，變換器的額定容量當(dāng)電力3. 設(shè)置仿真參數(shù) 仿真起始時間0、終止時間0.08s、數(shù)值計算方法ode23tb或ode15s4. 啟動仿真5. 仿真結(jié)果整理和分析3. 設(shè)置仿真參數(shù)a) R=20時整流器輸出電壓b) R=20時整流器輸入電流（A相）a) R=20時整流器輸出電壓b) R=20時

8、整流器輸入c) R=20時整流器輸入電流（B相）圖5-35 三相不控整流電路電容電阻負(fù)載波形d) R=20時整流器輸入電流（C相）c) R=20時整流器輸入電流（B相）圖5-35 三相不控e) R=200時整流器輸出電壓f) R=200時整流器輸入電流（A相）e) R=200時整流器輸出電壓f) R=200時整流器h) R=200時整流器輸入電流（C相）圖5-35 三相不控整流電路電容電阻負(fù)載波形g) R=200時整流器輸入電流（B相）h) R=200時整流器輸入電流（C相）圖5-35 三相不 三相整流時整流器輸出電壓波動較單相整流小，整流器輸出電壓隨負(fù)載減小（電阻R增加）略有增加，整流器輸入

9、電流隨負(fù)載的減小而減小。 在啟動時，三相的沖擊電流不等，因?yàn)樵陔娫丛O(shè)置時A相相位取“0”，因此A相電壓從0上升，A相啟動電流較小，而B相和C相電壓初值為0.5US，因此啟動時沖擊電流較大，并且方向相反。 三相整流時整流器輸出電壓波動較單相整流小，整上機(jī)問題（1）仿真步長影響輸出波形 當(dāng)模型線性化較高時，采用變步長仿真，仿真步長會較大，波形會失真。如下圖單相不控整流電路仿真空載仿真時，采用變步長仿真算法ode23tb。上機(jī)問題（1）仿真步長影響輸出波形上機(jī)問題若max step size(最大步長)設(shè)置為：auto，則電壓電壓us和輸出電壓ud波形如下圖，失真較大。上機(jī)問題若max step s

10、ize(最大步長)設(shè)置為：au上機(jī)問題若max step size(最大步長)設(shè)置為：1e-4，則電壓電壓us和輸出電壓ud波形如下圖，失真較小。上機(jī)問題若max step size(最大步長)設(shè)置為：1e上機(jī)問題（2）若仿真模型中線路不完整，如有未連接器件，則換電腦后，該仿真模型可能打不開。 或所建模型中有漢字， 換電腦后打不開。提示如下錯誤?？蛇\(yùn)行如下指令： bdclose all; set_param(0, CharacterEncoding, ISO-8859-1) ，或刪除模型中的中文字符。上機(jī)問題（2）若仿真模型中線路不完整，如有未連接器件，則換電上機(jī)問題（3）當(dāng)用到Simpowersystem模型庫中的模型時，仿真算法一般選剛性積分算法，如ode23tb，ode15s，可得到較快的仿真速度。（參考67頁）（4）113頁圖5-24，F(xiàn)cn模塊中，Expression（表達(dá)式）對話框應(yīng)為：u(1)/sqrt(u(1)2+u(2)2)； Fcn1模塊中應(yīng)為：-u(1)。（5）