.../XX大學(xué)畢業(yè)論文<設(shè)計(jì)>本科畢業(yè)論文<設(shè)計(jì)>題目：基于Matlab的三相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)與仿真學(xué)院：_____自動化工程學(xué)院_____專業(yè)：___電氣工程及其自動化___姓名：_________________指導(dǎo)教師：____________________20XX5月28日...Matlab-basedthree-phaseACvoltageregulatorcircuitdesignandsimulation摘要論文敘述了交流調(diào)壓電路的發(fā)展,介紹了組成交流調(diào)壓電路的基本器件——晶閘管并分析了其結(jié)構(gòu)與特性。介紹了交流調(diào)壓電路的幾種類型,分析了交流調(diào)壓電路的原理,并在對三相交流調(diào)壓電路工作原理分析的基礎(chǔ)上,建立了基于MATLAB的三相交流調(diào)壓電路的仿真模型,并對其進(jìn)行了仿真分析和研究,通過仿真分析驗(yàn)證了所建模型的正確性。關(guān)鍵詞晶閘管MATLAB交流調(diào)壓仿真AbstractThedevelopmentoftheACregulationcircuitisdescripedinthepassageandthebasicapparatusthatformtheACregulationcircuit—Thyristerisintroduced,theframeandthecharacteristicoftheThyristerisdiscussedeither.ThentheseveraltypesoftheACregulationhasbeenintroduced.ThebasicprincipleoftheACregulatingcircuitisexplainedinthispassage.AtthebaseofresearchingtheoperatingprincipleofThree-PhaseACVoltageRegulationsystem,themodelofsystemispresentedinMATLABenvironment.Thecorrespondingsimulationandresearcharedone.ItprovedthatthemodelofThree-PhaseACregulationcircuitiscorrect.KeywordsthyristerMATLABAC—regulationsimulation目錄TOC\o"1-3"\u第1章緒論11.1前言11.2晶閘管交流電力控制器的研究意義及用途21.3晶閘管交流調(diào)壓電路發(fā)展動向與展望31.4本文研究的主要內(nèi)容3第2章交流調(diào)壓電路簡介42.1電路器件—晶閘管簡介42.1.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理42.1.2晶閘管的主要參數(shù)52.2單相交流調(diào)壓電路52.2.1單相交流調(diào)壓電路原理62.2.2單相交流調(diào)壓電路的分析72.3三相交流調(diào)壓電路的原理與分析132.4交流調(diào)壓電路觸發(fā)信號14第3章仿真軟件MATLAB/Simulink173.1MATLAB/Simulink簡介173.2MATLAB語言的特點(diǎn) 18第4章仿真系統(tǒng)的建立204.1Simulink建模方法 204.2Simulink建模的步驟 204.3主電路的建模和參數(shù)設(shè)置 214.3.1三相交流電源的建模和參數(shù)設(shè)置 214.3.2晶閘管三相交流調(diào)壓器的建模和參數(shù)設(shè)置 214.3.3接電阻負(fù)載時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形234.3.4接阻感負(fù)載時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形 25結(jié)束語31謝辭32參考文獻(xiàn)33...第1章緒論1.1前言60年代以前,作為交流功率〔或電壓控制器的,主要有接觸器、接觸調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器和飽和電抗器等設(shè)備。他們的共同特點(diǎn)是采用以電磁原理為基礎(chǔ)的鐵心與鐵圈結(jié)構(gòu)。然而,1957年美國GE公司制造了世界上第一個晶閘管〔當(dāng)時稱為"硅可控整流器"后來國際電工委員會命名為"晶閘管"。它使半導(dǎo)體技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了"整流"的范圍,使70年代交流控制器出現(xiàn)了新的品種——晶閘管交流電力控制器。晶閘管交流電力控制器是電力電子學(xué)的產(chǎn)物,它與其他電力電子產(chǎn)品一樣跨接了電氣工程的電力、電子和控制這三個領(lǐng)域。作為上述三大領(lǐng)域的邊緣學(xué)科——電力電子學(xué),既要涉及電力領(lǐng)域的電機(jī)、變壓器等原理,又與控制有關(guān),還要包括電子元器件。晶閘管交流電力控制器也就是這樣的一種產(chǎn)品,它在自動控制系統(tǒng)中,起到了一個在信息處理控制中心和交流負(fù)載之間相當(dāng)于接口的作用,在系統(tǒng)中完成承上啟下、強(qiáng)弱電交接轉(zhuǎn)換的工作。另外,各種常規(guī)的應(yīng)用電磁原理的調(diào)壓器在電壓或功率調(diào)節(jié)過程中必須在鐵圈及鐵心中建立電磁場,而電磁場的轉(zhuǎn)換和控制都要在鐵圈及鐵心消耗能量,因此這些產(chǎn)品的平均效率在97%左右,對于晶閘管交流電力控制器而言,則可輕而易舉的使效率達(dá)到99%。再則,晶閘管交流電力控制器與各種常規(guī)交流調(diào)壓器相比,在控制、調(diào)節(jié)輸出電壓或功率的過程中,前者應(yīng)用了電力半導(dǎo)體控制原理,后者應(yīng)用的是電磁感應(yīng)原理,因此用晶閘管交流電力控制器代替常規(guī)調(diào)壓器所節(jié)省的銅材、硅鋼片等材料的數(shù)字也是相當(dāng)顯著的。晶閘管交流電力控制器不僅為自動控制系統(tǒng)提供了高精度及高動態(tài)指標(biāo)的可能,而且大大提高了效率,與其他交流電力控制器綜合比較都有突出的優(yōu)點(diǎn)。七十年代以來,采用晶閘管控制的交流電壓調(diào)節(jié)器和整流設(shè)備,由于其設(shè)備和控制電路相對簡單,易于使用和維護(hù),更負(fù)擔(dān)得起的,可靠性高,體積小,響應(yīng)速度快,損耗等等,在工業(yè)和電氣設(shè)備在日常生活中,取代原來的主人的高價(jià)格,笨重和許多其他缺點(diǎn),調(diào)節(jié)變壓器或飽和反應(yīng)堆系列等,并廣泛應(yīng)用。對于某些電氣設(shè)備比如說功率容量較大,電壓較高或性能要求較高的,為完成某些像是調(diào)壓、調(diào)速、調(diào)功、調(diào)光、調(diào)溫和調(diào)力矩等負(fù)載的控制方式,大多數(shù)都是采用三相交流調(diào)壓方式。然而,由于市面上并沒有單片的三相集成電路觸發(fā)器的存在,因此由晶閘管構(gòu)成的三相交流調(diào)壓電路相對來說還是比較復(fù)雜的,甚至有些三相調(diào)壓電路仍然采用分立元件。因此導(dǎo)致增加的大小和重量,高價(jià)格,降低可靠性,而且還影響到應(yīng)用程序。所以,還有待于人們對其電路不斷加以研究、改進(jìn)與創(chuàng)新。根據(jù)國際電工委員會制定的標(biāo)準(zhǔn)定義：晶閘管交流電力控制器是一個以晶閘管為閥器件的交流電子控制器。在上述定義下,具體的產(chǎn)品名稱有以下三種：〔1采用移相脈沖觸發(fā)方式的晶閘管交流電力控制器稱為晶閘管交流調(diào)壓器?！?采用過零脈沖觸發(fā)方式,并有設(shè)定周期的晶閘管交流電力控制器稱為晶閘管交流調(diào)功器?！?采用隨機(jī)或過零脈沖觸發(fā)方式的晶閘管交流電力控制器稱為交流電力電子開關(guān)。由上述,晶閘管交流電力控制器對負(fù)載控制的基本模式有以下三種：一、移相控制——晶閘管交流調(diào)壓器這種控制模式以電源電壓的一個半波為控制周期,控制晶閘管在半波中的觸發(fā)相位,由晶閘管在半波中流過電流時間的長短,即導(dǎo)通角大小來確定輸出電壓方均根值的大小。二、過零控制——晶閘管交流調(diào)功器這種控制模式以一個設(shè)定的時間為周期,以過零觸發(fā)的方式控制晶閘管在設(shè)定周期中的導(dǎo)通周波數(shù)。由設(shè)定周期中導(dǎo)通周波數(shù)的多少來確定輸出功率的大小。三、開關(guān)控制——交流電力電子開關(guān)這種控制模式是通過晶閘管對交流負(fù)載進(jìn)行通斷控制。在具體控制中還分任意接通模式和零接通模式。對任意接通模式它的開通時間很小,為微秒級；而過零接通模式最大的可能延時為10毫秒,并且關(guān)斷的最大可能延時也為10毫秒。1.2晶閘管交流電力控制器的研究意義及用途工業(yè)電氣設(shè)備和日用電器絕大多數(shù)采用了交流電源,所以晶閘管交流電力控制器的用途是極為廣泛的。當(dāng)晶閘管交流電力控制器作為控溫用途時,它的具體應(yīng)用場合可能是金屬熱處理、玻璃生產(chǎn)線錫槽加熱、鋼化玻璃熱處理、塑料擠出機(jī)加熱、二氧化鉬高溫加熱、醫(yī)療器械整形加熱、食品遠(yuǎn)紅外烘燥、電纜及各種材料蠕變試驗(yàn)、各種工礦及科研單位模擬突然升溫等場合。凡需要對溫度進(jìn)行定值或用程序等方式自動控制的各種對象都可使用晶閘管交流控制器。作為交流電力電子開關(guān),它可以控制交流電機(jī)間隙運(yùn)行,也可控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。由于它屬于無觸點(diǎn)開關(guān),所以沒有火花及電弧現(xiàn)象。在理論上它不存在開關(guān)次數(shù)的限制,因此特別適宜與電機(jī)頻繁操作的場合。這些特征對冶金、紡織、石油、煤礦、化工等要求無火花防爆場合極為適用。三相晶閘管交流調(diào)壓器除控溫外,還適用于紡織、造紙、冶金等需要對力矩電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速的場合,還適用于充電、電解、靜電除塵等需要低壓大電流或高壓小電流的變壓器初級交流調(diào)壓。對于這種要求,變壓器初級調(diào)壓比次級控制更為經(jīng)濟(jì)合理。晶閘管交流調(diào)壓器還可用作調(diào)光設(shè)備,它已經(jīng)廣泛應(yīng)用到電視演播室、電影攝影棚、劇場、會堂、餐廳、海上陸地交流信號指示等場合。實(shí)際上,晶閘管交流電力控制器的用途正隨著產(chǎn)品的質(zhì)量的提高、品種的增加、價(jià)格的不斷降低而不斷擴(kuò)大,相信以后必為更多的用戶所歡迎。1.3晶閘管交流調(diào)壓電路發(fā)展動向與展望隨著社會進(jìn)步和技術(shù)的不斷發(fā)展,交流調(diào)壓的發(fā)展動向,引人注目的,有以下幾點(diǎn)：〔1向高電壓、大容量、多功能方向發(fā)展。由于大功率負(fù)載的容量不斷提高,對更高電壓等級更大容量的各類調(diào)壓器的需求時有提出。多功能用途發(fā)展方向?qū)τ诂F(xiàn)有容量的產(chǎn)品來說也是一個很重要的發(fā)展方向。在過去,如果想要同時解決調(diào)壓和穩(wěn)壓的問題,則至少需要一臺調(diào)壓器和一臺穩(wěn)壓器,現(xiàn)在僅僅擁有一臺調(diào)壓穩(wěn)壓器就可以完成這種工作,并且是無觸點(diǎn)控制,使用戶的需要得到了充分的滿足。〔2向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展智能開關(guān)調(diào)節(jié)器只出現(xiàn)在近年來一種新型的裝置,它通過使用單片機(jī)控制晶閘管過零電壓切斷24方法,允許補(bǔ)償補(bǔ)償變壓器電壓大小和極性已經(jīng)變成了實(shí)現(xiàn)無機(jī)械傳動,無電刷、無分相伺服電機(jī)速度自動電壓調(diào)節(jié)器。允許響應(yīng)時間少于100毫秒,電網(wǎng)電壓波動、電壓精度±30%±3%~±5%,這是一個例子,這一趨勢。技術(shù)的應(yīng)用為解決芯片自動控制和解決監(jiān)管具體實(shí)例觸發(fā)可控硅可靠的數(shù)字控制器、數(shù)字觸發(fā)?！?向抗干擾、凈化電源方向發(fā)展〔4應(yīng)用新器件、新原理、發(fā)展新型電源近年來,國內(nèi)應(yīng)用MOSFET、IGBT功率電子設(shè)備和其他新的斬波技術(shù),逆變技術(shù),研究和開發(fā)新型的交流電壓調(diào)節(jié)器技術(shù)相當(dāng)積極。研究人員使用新設(shè)備、新原理的綜合運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)來有效地運(yùn)用,輕量級,繼續(xù)探索環(huán)保的方向發(fā)展。相信在不久的未來,交流調(diào)壓技術(shù)將會用更加長遠(yuǎn)的發(fā)展,必將有許多新的課題和領(lǐng)域等著我們?nèi)ヌ剿鳌?.4本文研究的主要內(nèi)容〔1簡單介紹晶閘管交流調(diào)壓電路的元器件及其特性〔2探討交流調(diào)壓電路的種類及基本原理〔3建立交流調(diào)壓電路在MATLAB/Simulink中的模型〔4模型參數(shù)的設(shè)定及仿真〔5分析仿真結(jié)果,得出結(jié)論并驗(yàn)證仿真電路模型的正確性第2章交流調(diào)壓電路簡介2.1電路器件—晶閘管簡介2.1.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管即晶體閘流管,又稱可控硅整流器。1956年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶閘管。而第一只晶閘管產(chǎn)品則是在1957年由美國通用電氣公司開發(fā)出來的,從此拉開了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時代篇章。晶閘管能承受的電壓和電流容量最高,工作可靠,在大容量的場合具有重要地位。圖2.1晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理晶閘管正常工作時的特性如下：承受反向電壓時,不管門極有沒有觸發(fā)電流,晶閘管都不會導(dǎo)通。承受正向電壓時,當(dāng)且僅當(dāng)門極有觸發(fā)電流的情況下,晶閘管才會導(dǎo)通,流過電流。晶閘管一旦導(dǎo)通,門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷,只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下?！?靜態(tài)特性正向特性IG=0時,器件兩端施加正向電壓,只有很小的正向漏電流,對外呈現(xiàn)為正向阻斷狀態(tài)。正向電壓大于正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo,此時漏電流會急劇增大,器件隨之開通。隨著門極電流幅值的增大,正向轉(zhuǎn)折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小,在1V左右?！?反向特性反向特性類似晶體管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時,只有極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓后,可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。綜上所述,可得晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷的條件為：1>當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時,只有當(dāng)門板與陰極間施加適當(dāng)?shù)恼螂妷翰⒂幸欢↖X的情況下,晶閘管才能導(dǎo)通。2>當(dāng)晶閘管承受反向電壓時則不論門極與陰極間施加何種極性的電壓,晶閘管均處于阻斷狀態(tài)。3>晶閘管在導(dǎo)通的情況下,只要保持承受一定的正向陽極電壓,則不論門極與陰極間電壓如何,晶閘管均仍然導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后,門極就失去對它的控制作用。4>晶閘管在處于導(dǎo)通情況下,若想將其從導(dǎo)通狀態(tài)恢復(fù)為阻斷狀態(tài),只有滿足以下條件才行：將其正向陽極電壓減少到足夠其關(guān)斷的程度或者陽極電壓為負(fù)值。晶閘管欲從阻斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài),必須同時具備正向陽極電壓和正向門極電流兩個條件。晶閘管一旦導(dǎo)通,門極即失去對它的控制作用。因此通常在門極只要施加一個正向脈沖電壓即可,稱為觸發(fā)電壓。當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時。只要控制施加觸發(fā)電壓的時刻,則晶閘管導(dǎo)通工作的時間即可控制,這正是晶閘管的可控特性。正是這種特性,使晶閘管在電能的變換和控制中獲得了廣泛應(yīng)用。本文討論的交流調(diào)壓電路也正是利用了晶閘管的可控特性,通過改變觸發(fā)脈沖的時刻來改變晶閘管的導(dǎo)通角從而調(diào)節(jié)輸出電壓。2.1.2晶閘管的主要參數(shù)〔1電壓定額1斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM在門級斷路而結(jié)溫為額定值時允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。2反向重復(fù)峰值電壓URRM在門極斷路而結(jié)溫為額定值時允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓3通態(tài)電壓UT晶閘管通以某一規(guī)定的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓〔2電流定額1通態(tài)平均電流IT<AV>——國際規(guī)定通態(tài)平均電流為晶閘管在環(huán)境溫度40℃和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下,穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。這也是標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。同電力二極管一樣,這個參數(shù)是按照正向電流造成的器件本身的通態(tài)損耗的發(fā)熱效應(yīng)來定義的。因此使用時同樣應(yīng)按照實(shí)際波形的電流與通態(tài)平均電流所造成的熱效應(yīng)相等,即有效值相等的原則來選取晶閘管的電流定額,并應(yīng)留一定的裕量。一般去其通態(tài)平均電流為按照此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.5-2倍。2維持電流IH——使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。3擎住電流IL——晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后,能維持導(dǎo)通所需的最小電流。對同一晶閘管來說,通常IL約為IH的2-4倍。4浪涌電流ITSM——是指由于電路異常情況引起的使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過載電流。2.2單相交流調(diào)壓電路2.2.1單相交流調(diào)壓電路原理交流調(diào)壓器根據(jù)對晶閘管的控制可分為三種形式：1.通斷周波數(shù)控制這種控制的實(shí)質(zhì)是控制晶閘管開關(guān),把負(fù)載與交流電源接通若干個周波數(shù),然后再斷開相應(yīng)的周波數(shù),通過改變控制接通周波數(shù)和關(guān)斷周波數(shù)的比值來達(dá)到調(diào)壓的目的。2．移相控制它類似于可控整流電路中的相位控制。移相控制是在電壓每一個周期中,控制晶閘管的導(dǎo)通時刻,達(dá)到控制輸出電壓的目的。由于在交流調(diào)壓器中,移相控制應(yīng)用較多,本文主要介紹移相控制交流調(diào)壓器。3．?dāng)夭刂茍D2.2交流調(diào)壓三種控制方式的輸出波形a>通斷周波數(shù)控制b>移相控制c>斬波控制由前面關(guān)于晶閘管的說明,由于晶閘管擁有單向可控導(dǎo)電性,所以只能流過單方向的電流。但是當(dāng)我們在交流電源與其負(fù)載之間接入反并聯(lián)的兩個晶閘管,如下圖所示,這樣通過對反并聯(lián)兩個晶閘管的控制,就可實(shí)現(xiàn)對負(fù)載上的交流電壓和功率的控制。這種裝置稱之為晶閘管交流調(diào)壓器。圖2.3單相可控交流調(diào)壓電路本電路中的可控整流元件為晶閘管。其工作過程為:當(dāng)電源電壓U1正半周開始時觸發(fā)VT1,負(fù)半周開始時觸發(fā)VT2,形成一個無觸點(diǎn)開關(guān),在觸點(diǎn)兩端將獲得一電壓Ud。當(dāng)我們以同樣的移相角來延時觸發(fā)和,那么負(fù)載電壓的有效值Ud就將隨角改變而改變,達(dá)到交流調(diào)壓的目的。2.2.2單相交流調(diào)壓電路的分析1帶電阻負(fù)載時的調(diào)壓電路分析單線交流調(diào)壓電路的負(fù)載為純電阻性時,晶閘管的導(dǎo)通角只與控制角α有關(guān),只要對兩個晶閘管的開通角分別進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。取電壓過零時刻為起始時刻<＝0>,正負(fù)半周均是如此。在穩(wěn)態(tài)情況下,應(yīng)使的相等。的移相范圍應(yīng)為。對于觸發(fā)脈沖來說,首先應(yīng)保證與電源同步,除此之外脈沖本身也要具有一定的寬度,以保證晶閘管能正常導(dǎo)通。圖2.4為電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖及其波形。途中的晶閘管VT1和VT2也可以用一個雙向晶閘管代替。想要調(diào)節(jié)輸出電壓,只需要在交流電源U1的正半周和負(fù)半周,分別對VT1和VT2的開通角α進(jìn)行控制就可以了。正負(fù)半周起始時刻<=0>均為電壓過零時刻。在穩(wěn)態(tài)情況下,應(yīng)使正負(fù)半周的相等。由此我們發(fā)現(xiàn),負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分,負(fù)載電流〔也即電源電流和負(fù)載電壓具有相同的波形,由圖可見,單相交流調(diào)壓電路對電阻性負(fù)載供電時,晶閘管是在加觸發(fā)脈沖時導(dǎo)通,而在電壓過零時關(guān)斷。當(dāng)控制角的大小改變時,負(fù)載電阻上電壓的波形也隨之改變,從而負(fù)載電壓的有效值也就改變了,以達(dá)到調(diào)壓的目的。上述電路在開通角為時,負(fù)載電壓有效值U0、晶閘管電流有效值IVT、負(fù)載電流有效值I0和電路的功率因數(shù)分別為<2-1><2-2><2-3><2-4>從圖2.4及以上各式可以看出,的移相范圍為0。當(dāng)=0時,晶閘管相當(dāng)于一直接通著的,也因此使得輸出電壓變?yōu)樽畲笾?U0=U1。隨著的增大,U0逐漸降低。直到=時,U0=0。此外=0時,功率因數(shù)=1,隨著的增大,輸入電流的相位滯后于電壓并且波形發(fā)生畸變,也逐漸減小。圖2.4電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形2阻感負(fù)載時調(diào)壓電路分析電路圖及其波形圖如下所示：0.6O0.6Ou1u1uoiouVTtOtOttOuuG1G1uG2OOtt0.6Ou1u1uoiouVTtOtOttOuuG1G1uG2OOtt圖2.5阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形設(shè)負(fù)載的阻抗角為。假使我們用導(dǎo)線把晶閘管短接掉,當(dāng)電路處于穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流的波形應(yīng)是正弦波,它的相位滯后于電源電壓u1的角度為阻抗角ψ,在用晶閘管控制時,很顯然只能進(jìn)行滯后控制,使負(fù)載電流更為滯后,而無法使其超前。為了方便起見,我們?nèi)匀粚㈦娫措妷哼^零的時刻定為=0時刻,這樣阻感負(fù)載下穩(wěn)態(tài)時的移相范圍為。當(dāng)在時刻開通晶閘管VT1,負(fù)載電流應(yīng)滿足如下微分方程式和初始條件:<2-5><2-6>解該方程得：；<2-7>式中;為晶閘管導(dǎo)通角。利用邊界條件：時可求得<2-8>以為參變量,利用上式可以把和的關(guān)系用下圖的一簇曲線來表示。圖2.6單相交流調(diào)壓電路和的關(guān)系曲線當(dāng)VT2導(dǎo)通時,上述關(guān)系是一樣的,只不過是極性是相反的,并且相位相差。上述電路在開通角為時,負(fù)載電壓有效值U0、晶閘管電流有效值IVT、負(fù)載電流有效值I0分別為<2-9><2-10><2-11><2-12><2-13>設(shè)晶閘管電流的標(biāo)幺值為<2-14>則可繪出和的關(guān)系曲線,如圖3.4所示。=90°0.10.20.30.40.51601800401208075°60°45°=0/IVTN圖2.7單相交流調(diào)壓電路為參變量時和的關(guān)系曲線如上所述,阻感負(fù)載時的移相范圍為。但時,并非電路不能工作,下面就來分析這種情況。當(dāng)時,VT1和VT2的均小于,且越小,越大,=時,,當(dāng)繼續(xù)變小時,例如在的某一點(diǎn)觸發(fā)VT1,則VT1的導(dǎo)通時間將超過,到時刻觸發(fā)VT2時,負(fù)載電流i0尚未過零,VT1仍未關(guān)閉,VT2不會立馬導(dǎo)通,直到i0過零后,如VT2的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度而尚未消失,VT2就會開通,因?yàn)?VT1開通提前,負(fù)載L被過充電,它的放電時間也將隨之延長,從而導(dǎo)致VT1結(jié)束導(dǎo)電時刻將大于,并使VT2推遲開通,VT2的導(dǎo)通角當(dāng)然小于。在這種情況下,上述方程式所得的表達(dá)式仍是適用的,只是的適用范圍不再是,而是擴(kuò)展到,因?yàn)檫@種情況下i0已不存在斷流區(qū),其過度過程和帶R-L負(fù)載的單相交流電路在時合閘所發(fā)生的過渡過程完全相同。容易看到,的組成成分包括兩個分量,第一項(xiàng)為分量,第二項(xiàng)為分量。在指數(shù)分量的衰減過程中,VT1的導(dǎo)通時間會逐漸縮短,與此同時,VT2的導(dǎo)通時間卻會逐漸延長。當(dāng)指數(shù)分量衰減到零后,VT1和VT2的導(dǎo)通時間都趨近到π,其穩(wěn)態(tài)的工作情況和時完全相同。從圖2.4和圖2.5的波形可以看出,負(fù)載電壓和負(fù)載電流〔即電源電流均不是正弦波,含有大量諧波。下面以電阻負(fù)載為例。對負(fù)載電壓進(jìn)行諧波分析。由于負(fù)載電壓的波形正負(fù)半周是對稱的,所以它不會含有直流分量和偶次諧波,利用傅里葉級數(shù)表示如下<2-15>式中基波和各次諧波的有效值可按下式求出圖2.8阻感負(fù)載時交流調(diào)壓電路波形〔n=1,3,5…<2-16>負(fù)載電流基波和各次諧波的有效值為<2-17>利用這些公式計(jì)算出結(jié)果,我們就能將電流基波和各次諧波標(biāo)么值隨變化的曲線畫出來〔如圖2.9示其中基準(zhǔn)電流為＝0時的電流有效值。在阻感負(fù)載的情況下,電源電流中的諧波次數(shù)和電阻負(fù)載時相同,也是只含有3、5、7…等次諧波,并且當(dāng)諧波的次數(shù)變高時,其含量會降低。比較阻感負(fù)載與電阻負(fù)載就會發(fā)現(xiàn),前者的諧波含量要少一些,并且當(dāng)角固定不變時,諧波含量會隨著阻抗角的增大而有所減少。圖2.9電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路基波和諧波電流含量2.3三相交流調(diào)壓電路的原理與分析三相交流調(diào)壓的電路有三相三線Y形連接、三相四線Y形連接、負(fù)載角型連接等形式,這其中性能最好、用得最多的三相三線Y形連接的調(diào)壓電路〔見下圖。下面以圖2.10電阻負(fù)載為例說明其工作原理。圖2.10三相交流調(diào)壓電路電路中由于沒有中性線,若要構(gòu)成電流,是電流流通,則至少要有兩相導(dǎo)通,因此在中,至少要有一相正向晶閘管與另外一相的反向晶閘管同時導(dǎo)通。要想保證電路能正常工作,能同時導(dǎo)通兩個晶閘管,要求采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)電路；對于晶閘管的各觸發(fā)信號來說,它們之間應(yīng)嚴(yán)格的保持一定的相位關(guān)系,當(dāng)然它們必須與自己相應(yīng)的電源有著相同的相序,只有這樣才能保證輸出的是對稱的三相電壓。對圖2.10的調(diào)壓電路,要求A、B、C三相電路中正向晶閘管T1、T3、T5的觸發(fā)信號相位互差120°,反向晶閘管的觸發(fā)信號相位也互差120°,而同一相中反并聯(lián)的兩個正、反向晶閘管的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差180°,即各晶閘管觸發(fā)脈沖的序列應(yīng)按了T1、T2、T3、T4、T5、T6的次序,相鄰兩個晶閘管的觸發(fā)信號相位差為60°。如果把晶閘管換成二極管后可以看出,相電流和相電壓同相位,且相電壓過零時二極管開始導(dǎo)通,因此應(yīng)將控制角α=0°的時刻選為電源相應(yīng)波形起始點(diǎn),以此點(diǎn)作為觸發(fā)角α的基準(zhǔn)點(diǎn)。在三相三線電路中,是靠線電壓來完成兩相之間的導(dǎo)通的,而相電壓落后線電壓30°,因此觸發(fā)角α的移相范圍是0-150°。在任意時刻,電路可以根據(jù)晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)分為三種情況：一種是三相中每一相都有一個處于導(dǎo)通狀態(tài),這時電源相電壓與負(fù)載相電壓相等；另一種是三相中只有兩相導(dǎo)通,另一相不導(dǎo)通,這時導(dǎo)通相負(fù)載相電壓是電源線電壓的一半；第三種是三相晶閘管均不導(dǎo)通,這時負(fù)載電壓為零。根據(jù)任意時刻晶閘管導(dǎo)通的個數(shù)以及半個周波內(nèi)電流是否連續(xù),可將0-150°的移相范圍分為如下三段：當(dāng)0°≤α≤60°時,電路處在三相導(dǎo)通和兩相導(dǎo)通情況的交替狀態(tài)。每個晶閘管導(dǎo)通角為180°-α。但α=0時是一種特殊情況,一直是三個晶閘管導(dǎo)通。三相導(dǎo)通時,每相電阻電壓為相電壓；兩相導(dǎo)通時,導(dǎo)通相電阻電壓為導(dǎo)通兩相線電壓的一半,不導(dǎo)通相電阻電壓為零。當(dāng)60°≤α≤90°時,因?yàn)槿我粫r刻都存在兩相是導(dǎo)通的,所以導(dǎo)通相電阻電壓為導(dǎo)通兩相線電壓的一半；同上一樣,不導(dǎo)通相電阻電壓為零。每個晶閘管的導(dǎo)通角為120°。當(dāng)90°≤α≤150°時,電路處于兩個晶閘管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通的交替狀態(tài),每個晶閘管導(dǎo)通角為300°-2α,而且這個導(dǎo)通角被分割為不連續(xù)的兩部分,在半周波內(nèi)形成兩個斷續(xù)的波頭。兩相導(dǎo)通時負(fù)載輸出電壓如前所述。三相都不通時,則三相負(fù)載電壓都為零當(dāng)α>150°時,觸發(fā)脈沖不起作用,晶閘管不導(dǎo)通。從上面的分析我們可以看出：無論是負(fù)載電壓還是電流波形,交流調(diào)壓所輸出的都不是正弦波,并且當(dāng)α角增大時,負(fù)載電壓相應(yīng)會逐漸變小,負(fù)載電流則開始出現(xiàn)斷續(xù)。當(dāng)帶電感性負(fù)載時,交流調(diào)壓輸出的波形就不僅與α有關(guān),也與負(fù)載的ψ有關(guān),這時負(fù)載電流和負(fù)載電壓也不再同相了,其移相角范圍為ψ-150°。三相三線交流調(diào)壓電路的電流中含有很多諧波。在進(jìn)行傅里葉分析后可知,其中所含諧波的次數(shù)為6k±1〔k=1,2,3,…,這和三相橋式全控整流電路交流側(cè)電流所含諧波次數(shù)的完全相同,而且也是諧波的次數(shù)越低,其含量越大。三相三線調(diào)壓電路由于其三相對稱的特性,并不含有3的整數(shù)次倍的諧波,它們不能流過三相三線電路。在阻感負(fù)載的情況下,α=ψ時,負(fù)載電流會達(dá)到最大值并且為正弦波,同短接晶閘管的情況相同,一般來說,電感大時,諧波電流的含量要小一些。2.4交流調(diào)壓電路觸發(fā)信號晶閘管的觸發(fā)信號有單脈沖、寬脈沖和雙觸沖三種。三相三線Y型調(diào)壓電路不能使用單脈沖觸發(fā),只能使用大于60°的寬脈沖或雙窄脈沖。下面分析一下：1單脈沖觸發(fā)方式：圖2.11三相交流調(diào)壓電路的單〔窄脈沖觸發(fā)示意圖若是三相四線型調(diào)壓電路,有N線與負(fù)載電路中性點(diǎn)連接,這樣每相就會同N線相連形成回路,實(shí)質(zhì)上電路相當(dāng)于三個單相調(diào)壓電路,但若去掉N線,變成三相三線,,每相必須與另兩相構(gòu)成電流回路,才能保證電路繼續(xù)工作。此時,若A相擁有正的電壓而C相則為負(fù)的電壓,晶閘管VT1、VT2應(yīng)該同時在觸發(fā)信號的作用開通,形成由A→VT1→RL1→RL3→VT2→C相的電流通路,單脈沖觸發(fā),是無法滿足這個要求的,若使A相正半波觸發(fā)信號是在t1時刻給出,相對應(yīng)C相負(fù)半波觸發(fā)信號在t2時刻給出。UA觸發(fā)脈沖出現(xiàn)時,A相與C相同時處于電壓極性為正的狀態(tài)〔C相的電壓幅度有時甚至高于A相電壓,二者不具備形成電流通路的條件,盡管晶閘管VT1得到觸發(fā)信號,但由于不具備開通條件從而處于關(guān)斷狀態(tài)；VT2在t2時刻得到觸發(fā)信號,此時C相電壓處于負(fù)半波期間時,但由于VT1的觸發(fā)脈沖信號已經(jīng)消失,VT1處于關(guān)斷狀態(tài),VT2也不具備開通條件,說明單窄脈沖觸發(fā)信號,對三相調(diào)壓電路,是失效的。因此對三相三線星形連接或角接負(fù)載電路來說,在工作時若想要形成負(fù)載電流回路,在每一時刻至少要有兩相形成通路,因而必須有2只晶閘管是同時導(dǎo)通的〔實(shí)際上存在3只晶閘管短時導(dǎo)通時候。而要達(dá)到上述要求,晶閘管的觸發(fā)信號就需使用寬脈沖或雙脈沖,它們之間應(yīng)嚴(yán)格的保持一定的相位關(guān)系,必須與自己相應(yīng)的電源有著相同的相序。2寬脈沖觸發(fā)方式：圖2.12三相交流調(diào)壓電路的單〔寬脈沖觸發(fā)示意圖寬脈沖方式：如果在t1時刻,觸發(fā)脈沖UA出現(xiàn),晶閘管ＶＴ１滿足導(dǎo)通條件之一,由于UA為寬脈沖,會一直維持至t2時刻UC-觸發(fā)脈沖的出現(xiàn)以后,在UA與UC-兩個脈沖產(chǎn)生t2~t３時段內(nèi)的重疊區(qū),意味著主電路晶閘管VT1、VT2被同時觸發(fā)開通,形成了A相正半波期間流經(jīng)負(fù)載電路RL1的電流通路。當(dāng)負(fù)載為電阻性時,要求UA〔UC-的脈沖寬度須大于60°而小于120°,而當(dāng)負(fù)載為阻感性時,因晶閘管在電壓過零后,有延時關(guān)斷過程,需要觸發(fā)脈沖的寬度為大于60而小于120,即脈沖出現(xiàn)時刻足以維持到所對應(yīng)相半波期間觸發(fā)脈沖的出現(xiàn),以保障最低有對應(yīng)相兩只晶閘管的同時開通,以形成負(fù)載電流通路。不過由于寬脈沖直流分量大,容易造成晶閘管的柵陰結(jié)發(fā)熱和驅(qū)動電路功耗過大、使脈沖變壓器直流磁化,因而實(shí)際使用時往往對寬脈沖進(jìn)行高頻調(diào)制處理后,變?yōu)楦哳l開關(guān)波形,再作為觸發(fā)脈沖送出。而雙脈沖觸發(fā)方式,是應(yīng)用最普遍的一種方式。不過由于雙脈沖觸發(fā)方式比寬脈沖觸發(fā)方式復(fù)雜的多,本次設(shè)計(jì)又是仿真設(shè)計(jì),無需實(shí)際器件,故而選擇寬脈沖的觸發(fā)方式。第3章仿真軟件MATLAB/Simulink3.1MATLAB/Simulink簡介MATLAB是一種數(shù)學(xué)軟件,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果可視化和編程等功能,還可以應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算以及各種工程運(yùn)算。目前,它己經(jīng)成為世界上應(yīng)用最廣泛的工程計(jì)算軟件之一。隨著科技不斷發(fā)展,MATLAB也在不斷地完善和發(fā)展,現(xiàn)在它已經(jīng)延伸到不同的領(lǐng)域、不同的學(xué)科,可以實(shí)現(xiàn)多種功能。它的特點(diǎn)有以下4點(diǎn)：〔1超強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算功能。一個很復(fù)雜的問題只用幾條簡單的指令就可以解決,這是因?yàn)樵贛ATLAB的運(yùn)行環(huán)境里,可以拿來使用的的函數(shù)種類涉及到各個方面,而且非常方便有效。那么用戶就能夠把精力更多的放在在解題上,沒有必在電腦編程上花費(fèi)不必要的時間?！?強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化功能。當(dāng)使用MATLAB時,用戶之所以能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行視覺化處理和分析,這依賴于它強(qiáng)大的的圖形功能。用戶完成一篇研究性的文章之后,可以使用MATLAB制作高質(zhì)量的圖形,可以給其文章添加一些讓讀者更易理解的東西,增強(qiáng)其可讀性。〔3開放的架構(gòu)和可延拓的特性。MATLAB的主包文件和各工具包均是可以進(jìn)行讀、寫的,但是內(nèi)部函數(shù)不是。另外,用戶如果有需要,可以檢查算法,甚至修改原來的函數(shù)。如果用戶的函數(shù)可以組成新的工具包,也可以使MATLAB構(gòu)建一個適合用戶的環(huán)境以方便用戶?！?豐富的工具箱。由于MATLAB的開放性,許多領(lǐng)域的專家都為MATLAB編寫了各種程序工具箱。為了用戶能夠更加有效的編寫程序,工具箱為不同的用戶提供各種特殊的函數(shù),并且可以直接進(jìn)行使用,從而使用戶工作起來更加高效。MATLAB的主要構(gòu)成部分有主程序、工具箱〔Toolbox和Simulink動態(tài)系統(tǒng)仿真系統(tǒng)。其中主程序包括MATLAB語言、工作環(huán)境、句柄圖形、數(shù)學(xué)函數(shù)庫和應(yīng)用程序接口五部份；要想解決某種特殊的問題或者實(shí)現(xiàn)一種特殊的新算法,就必須用到工具箱,因?yàn)樗耸褂肕ATLAB的基本語句所編寫的不同種類的子程序集和函數(shù)庫；Simulink是一個集成軟件包,可以用來完成動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析等功能,并可以讓用戶利用框圖來模擬系統(tǒng),實(shí)時地控制這個系統(tǒng)。現(xiàn)在的Simulink可以進(jìn)行線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),而且對于連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)以及混合連續(xù)—離散時間系統(tǒng)的仿真,Simulink都可以做到,另外它還可以完成多制采樣率的系統(tǒng)仿真；Simulink不僅可以使用MATLAB語言,還可以使用C語言甚至FORTRAN語言,按照某種形式來完成用戶自己定義的多種功能模塊。Simulink是一個集成軟件包,可以用來完成動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析等功能,有了Simulink,像建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)〔包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng),就變得相當(dāng)簡單。此外,Simulink已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于系統(tǒng)仿真領(lǐng)域,并且很多特殊的仿真系統(tǒng)也包括Simulink模型,使得重用和移植代碼變得非常簡單方便。使用Simulink能夠輕易地進(jìn)行許多仿真分析和原型設(shè)計(jì),例如控制系統(tǒng)、DSP系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及其它系統(tǒng)。借助于MATLAB提供的大量的仿真資源,使用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)的建模變得非常的容易學(xué)會并且方便使用。下面介紹Simulink的豐富功能：〔1交互式、圖形化的建模環(huán)境．利用Simulink建模時,用戶只需要使用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫中的系統(tǒng)模塊,然后把它們連接起來,這依賴于它豐富的模塊庫。另外,還可以把若干功能快組合成子系統(tǒng),建立起分層的多級模型,Simulink4.1版提供的模型游覽器可以使用戶方便地游覽整個模型的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。當(dāng)用戶使用時,這種交互式、圖形化的建模環(huán)境會變得非常形象明顯,從而使得用戶輕松地就掌握其使用方法?！?交互式的仿真環(huán)境。Simulink的仿真環(huán)境擁有交互性很強(qiáng)的特點(diǎn),不但可以通過下拉菜單執(zhí)行仿真,還可以運(yùn)用命令行來進(jìn)行仿真,對于交互工作來說菜單方式是非常方便的,與之相對命令行方式則在運(yùn)行一大類仿真如蒙特卡羅仿真起到了非一般的作用。通過使用仿真軟件,用戶可以交互地或在批處理模式,而在仿真參數(shù)是用來取代容易"what-if",類型的分析和仿真。通過使用一個示波器或ActiveX技術(shù)窗口,我們需要觀察模擬工藝參數(shù)可以顯示在不同的州在仿真運(yùn)行?！?專用模塊庫.作為Simulink建模系統(tǒng)的補(bǔ)充,MathWorks公司還開發(fā)了一種特殊的功能塊包,比如ASPBlockset和溝通Blockset等等,通過這些程序包的使用,用戶可以快速地對系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真與分析,更重要的是用戶還可以對系統(tǒng)模型進(jìn)行代碼生成,并將生成的代碼下載到不同的目標(biāo)機(jī)上,可以說,MathWorks為用戶從算法設(shè)計(jì)、建模仿真,一直到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了完整的解決方案,而且,MathWorks公司還開發(fā)了實(shí)施軟件包,如TI和Motorola開發(fā)工具包,使用戶用來進(jìn)行開發(fā)目標(biāo)系統(tǒng),達(dá)到方便用戶系統(tǒng)的實(shí)施的目的。〔4提供仿真庫的擴(kuò)充和定制機(jī)制。Simulink的開放式結(jié)構(gòu)允許用戶擴(kuò)展仿真環(huán)境的功能；采用MATLAB,FORTRAN和C代碼生成自定義模塊庫,并擁有自己的圖標(biāo)和界面。因此用戶可以使用代碼寫在FORTRAN或C鏈接進(jìn)來,或購買第三方開發(fā)人員使用該模塊庫提供了一個更先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和分析?！?與MATLAB工具箱的集成?？梢灾苯邮褂肕ATLAB仿真軟件很多資源和功能,這樣用戶可以直接在仿真軟件,數(shù)據(jù)分析等任務(wù),過程自動化,優(yōu)化參數(shù)等等。工具箱提供了先進(jìn)的設(shè)計(jì)和分析能力可以集成到仿真過程。3.2MATLAB語言的特點(diǎn)MATLAB語言有以下特點(diǎn)1.起點(diǎn)高〔1變量代表矩陣我們現(xiàn)在所進(jìn)行的科學(xué)運(yùn)算,差不多都要用到矩陣運(yùn)算,而在MATLAB的運(yùn)算中,它的最大優(yōu)勢就是它對于矩陣的運(yùn)算,一個變量就可以代表一個矩陣,而每個矩陣中都可以有n×m個元素；〔2每個元素都看成復(fù)數(shù),這個特點(diǎn)在其他系統(tǒng)中并不多見〔3加減乘除四則運(yùn)算等對矩陣、復(fù)數(shù)都有效。2.人機(jī)界面適合科技人員〔1MATLAB的語言規(guī)則與筆算式相似,MATLAB的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近。因此易寫易讀,易于在科技人員之間交流；〔2矩陣的行列數(shù)不需定義。MATLAB只需要輸入數(shù)據(jù)的行數(shù)和列數(shù),矩陣的階數(shù)就是一定的,而其它的語言必須先定義矩陣的階數(shù),才能輸入矩陣；〔3鍵入算式立即得結(jié)果,無需編譯。MATLAB在執(zhí)行每條語句之前,必須先對語句進(jìn)行解釋,如果語句有錯誤,MATLAB也會做出反應(yīng),提醒編程人員對語句進(jìn)行修改,這就是所謂的解釋工作方式。這種方式可以減少編程人員的工作量。3.強(qiáng)大而簡易的作圖功能〔1能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標(biāo)繪圖；〔2能規(guī)定多種坐標(biāo)系〔極坐標(biāo)系、對數(shù)坐標(biāo)系等；〔3能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面；〔4可設(shè)置不同顏色線型視角等。如果數(shù)據(jù)齊全通常只需要一條命令即可出圖。4.智能化程度高〔1繪圖時自動選擇最佳坐標(biāo),大大方便了用戶；〔2做數(shù)值積分時自動按精度選擇步長；〔3具有非常強(qiáng)的自動檢測語句作錯誤的能力、顯示錯誤語句的能力,調(diào)試方便。5.功能豐富,可擴(kuò)展性強(qiáng)MATLAB軟件由兩大部分組成：基本部分：這一部分包括對矩陣的運(yùn)算、變換,傅立葉變換,數(shù)據(jù)處理,數(shù)值積分,求解代數(shù)和超越方程等；擴(kuò)展部分：這一部分包括各種采用MATLAB的基本語句編寫的程序,因?yàn)樗艹浞譂M足大學(xué)生,尤其是理工科學(xué)生的計(jì)算需求,所以我們也把它稱為工具箱。用于解決某一方面的專門問題或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法。第4章仿真系統(tǒng)的建立4.1Simulink建模方法Simulink這一名字的含義是相當(dāng)直觀的。因?yàn)樗^明顯地表明此軟件的兩個顯著功能：Simu〔仿真與Link〔連接。傳統(tǒng)的仿真軟件是利用微分方程、差分方程來完成建模的,而Simulink建模更加地方便、直觀、靈活。Simulink用戶先建立一個新的圖形窗口,然后用鼠標(biāo)像筆在紙上操作一樣,在所建立的新的圖形窗口中畫出系統(tǒng)所需要的控制模型。然后利用Simulink提供的功能來對系統(tǒng)進(jìn)行仿真或分析。用戶可以按照遞階結(jié)構(gòu)的方式,從上到下、從下到上來用Simulink創(chuàng)建模型。這樣用戶就可以清晰的看到整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),模塊的詳細(xì)信息以及各模塊之間的聯(lián)系。用戶可以在MATLAB的命令窗口中輸入相應(yīng)的命令、通過Simulink的菜單,來對定義完的新的模型進(jìn)行仿真。在仿真進(jìn)行的過程中,我們可以通過Scope模塊和其它的畫圖模塊,來觀察系統(tǒng)的即時變化情況。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB工作空間里做事后處理。4.2Simulink建模的步驟Simulink建模的具體步驟如下：〔1開始準(zhǔn)備。Simulink建模的第一步就是啟動Simulink程序。啟動Simulink的方法：在MATLAB命令窗口中輸入simulink命令,系統(tǒng)不僅會顯示出Simulink模型的模塊庫窗口,還會自動打開一個空白的模型編輯窗口,我們就可以在這個新的模型編輯窗中建立系統(tǒng)模型?！?畫出系統(tǒng)的各個模塊。打開相應(yīng)的子模塊庫,選擇所需的模塊,拖動到模型編輯窗口的合適的位置?！?給出各個模塊的參數(shù)。雙擊模塊的圖標(biāo),然后根據(jù)提示,對對話框里相應(yīng)的默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行修改?！?畫出連接線。要構(gòu)成完整的系統(tǒng),就要用連線把所有的模塊,根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系連接起來。連接線的畫法：先點(diǎn)擊開始模塊的輸出端,然后拖動鼠標(biāo),根據(jù)模塊之間的關(guān)系,找到終止模塊的輸入端,最后松開鼠標(biāo),在兩個模塊之間就會自動出現(xiàn)帶有箭頭的連接線?！?指定輸入和輸出端子。在Simulink下允許兩類輸入輸出的信號,若用戶提取系統(tǒng)的線性模型,則需要打開Simulink模塊庫中的"continuous"〔連續(xù)模塊圖標(biāo),從中選取相應(yīng)的輸入輸出端子,若只想對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,則需從"sourse"〔信號源圖標(biāo)中取輸入信號端子,從"Sinks"〔輸出源圖標(biāo)中取輸出端子即可。4.3主電路的建模和參數(shù)設(shè)置圖4.1三相交流調(diào)壓電路帶阻感負(fù)載電路原理圖主電路是按照圖1.2所示的三相四線交流調(diào)壓電路搭建的。由三相對稱交流電壓源、晶閘管三相交流調(diào)壓器、脈沖觸發(fā)器及一些顯示器件等部分組成。模型圖見圖4.1。4.3.1三相交流電源的建模和參數(shù)設(shè)置從電源模塊組中選取一個交流電壓源模塊,修改三相電源名稱為A相、B相、C相。具體的操作方法：雙擊A相交流電壓源圖標(biāo),就可以設(shè)置對話框修改參數(shù),電壓的幅值設(shè)為220V,頻率設(shè)為50Hz,初相位設(shè)為0o。以上是A相參數(shù)的設(shè)置方法,B相的設(shè)置方法：雙擊B相交流電壓源圖標(biāo),就可以設(shè)置對話框修改參數(shù),電壓的幅值設(shè)為220V,頻率設(shè)為50Hz,初相位設(shè)為120o；C相的設(shè)置方法：雙擊C相交流電壓源圖標(biāo),就可以設(shè)置對話框修改參數(shù),電壓的幅值設(shè)為220V,頻率設(shè)為50Hz,初相位設(shè)為240o。這樣就可以得到三相對稱交流電源。4.3.2晶閘管三相交流調(diào)壓器的建模和參數(shù)設(shè)置晶閘管三相交流調(diào)壓器由3對晶閘管組成。這3對晶閘管元件每個都采用"相位控制"方式,再采用反并聯(lián)的方式構(gòu)成晶閘管三相交流調(diào)壓器,其中并利用了電網(wǎng)自然換流。圖4.2所示為晶閘管三相交流調(diào)壓器的仿真模型。圖4.3所示為三相交流調(diào)壓其中晶閘管元件的仿真模型。圖3.4所示為三相交流調(diào)壓晶閘管元件的參數(shù)設(shè)定。圖4.2三相交流調(diào)壓模塊電路接線圖圖4.3交流調(diào)壓模塊圖4.4晶閘管參數(shù)設(shè)置4.3.3接電阻負(fù)載時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形取L=0,R=1001.時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.5時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓相電流波形圖由圖4.5可以看出,控制角取0度時,輸入輸出電壓波形完全相同。2.時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.6時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖由圖4.6可以看出,當(dāng)控制角為30度時,晶閘管從30度時開始導(dǎo)通,直至過零點(diǎn)自動關(guān)斷,電壓波形對稱性很好。3.時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.7時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.8時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖5.時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.9時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖6.時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.10時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖由圖4.5～圖4.10可以看出,在不同的控制角下,輸出波形,均能保持對稱,且控制角越大,晶閘管導(dǎo)通角越小,輸出電壓的有效值越小。4.3.4接阻感負(fù)載時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形一、取R=100,L=100e-3,脈沖寬度為10度1．時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.11時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖由圖4.11可見,對于阻感負(fù)載,當(dāng)控制角取為0度時,該交流調(diào)壓電路并不能輸出正常的波形。這是因?yàn)?對于阻感負(fù)載,設(shè)其阻抗角為,如果將晶閘管直接短接,則穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流應(yīng)是正弦波,其相位滯后于電源電壓的角度為。在利用晶閘管進(jìn)行控制的時候,只能進(jìn)行滯后控制,從而使負(fù)載電流變得更為滯后,而沒有辦法使其變得超前。為了方便,仍把電源電壓的時刻定義為的時刻,顯然,阻感負(fù)載下穩(wěn)態(tài)時的移相范圍應(yīng)為。2．時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.12時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖3．時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.13時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4．時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.14時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖5．時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.15時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖6．時的輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖4.16α=150°時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電流波形圖二、取R=50,L=100e-3,脈沖寬度為10度1．時輸入輸出電壓及負(fù)載相電壓、相電