计算机仿真期末作业实验报告

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9.9 积分

三相PWM整流器仿真实验内容1. 记录三相电源电圧乞勺与电流.?的实验波形，说明三相PWM整流器交流侧电流的特点。 利用FFT分析模块画出a相电流?的频谱图，分析其规律并简要说明原因。2. 计算交流侧功率因数。可以用THD模块计算a相交流电流的THD,导出基波因数用 simpowersystems/extra library/discrete measurements 中 *勺 discrete active & reactive power模块得到基波有功和无功，并计算基波功率因数DPF；由了和DPF计算功率因数。3. 记录直流电压波形，观察稳态直流电压的波动，简要分析原因并提出减小波动的解决方 法。4. 根据实验结果，分析间接电流控制系统的优缺点。二、实验原理三相PWM整流原理：三相电压型PWM整流器为三相全桥电路，主电路结构如图1所示，其中开关器件应 采用全控器件和与之反并联的二极管构成。PWM整流器交流侧每个桥臂与电网每一相之间 都需有一个储能电感LNj (j=a, b, c,以下相同)，直流侧有支撑电容Cd。图中，％为三相电网电压，乙为电感电流，切为直流电压。定义，如/为输入侧电感电压，比朋、%、UCA分别为PWM整流器输入端的各相交流电压。图1三相电压型PWM整流器主电路图由图1可以看出，通过构成三相桥式整流的整流二极管D广Q可将电网交流电能变为 直流，供给中间储能回路或负载；也可以经主开关管T-T.将中间储能回路或负载方面的直 流能量逆变为交流，反馈给电网。不同的器件的导通，使PWM整流器处于不同的工作模式 下。下面给出单相PWM整流器的工作原理，三相PWM整流器的原理相同。图2为单相PWM整流器的主电路图，表1为单相PWM整流器的所有可能的工作模式。图2单相PWM整流器的主电路图表1 PWM整流器的工作模式/nUs“L导通的器件|/nI的变化工作模式能量传递>0>00UnDi、T3/T2、D4/电源短接UnTLn+Ud”N?UdD］、D4\整 流Un+LnT直流侧?UdT3> t2/逆 变”n+直流侧TLn<00你Tl、D3、D2、T4、电源短接LnTun+UdC/N-UdTi> T4/逆 变直流侧Tun+S-Ud“N+UdD2、D3\整 流Ln~^Un+直流侧<0>00“ND】、T3/T2、D4\电源短接LnTl/n+5你+5D］、D4\整 流厶N —你+直流侧?UdUyUdt3> t2/逆 变直流侧T l/n+Ln<00UnTi、D3、D2、T4/电源短接+Ud“N+UdTi> T4/逆 变你+直流侧TLn-Ud”N?UdD2、D3\整 流i/n+LnT直流侧单相PWM整流器在进行脉宽调制工作时，上述的各种工况总是依次有规律的交替出现,其屮能量的总趋势，是由电网向直流屮间环节(或负载)传递，属整流工况，若后者向前者反馈，屈逆变工况。这由控制方式所决定，其中主要与电压比(t)和网压办代)之间的相位有关。 三相PWM整流器的控制原理与单相PWM整流器的类似，采用间接电流控制的系统结构图如图3。图3三相PWM整流器间接电流控制系统结构图图中乘法器为三相乘法器的简单表示，实际上由三个单乘法器组成，PI调节器的输出电 流信号-分别乘以超前a、b、c三相相电压相位90度的余弦信号，在乘以各相电感的感抗, 就可以得到各相电流在电感上的压降幻」。各相电源相电压比勺分别减去前面所求得的输入 电流在电感上的压降，就得到所需要的整流器交流输入端各相的相电压冷、知、"c的信 号。用该交流信号対三角载波进行调制，就可以得到需要的控制开关状态，从而达到系统的 控制效果。功率因数定义：在非理想正弦条件下，功率因数除了与电压电流的相位角有关外，还与谐波含量有关。此处认为电网电压为理想正弦波，而电流含有谐波。电流总谐波畸变率THDftotal harmonic distortion)定义为除基波电流外的所有谐波电流有效值与基波电流有效值Z比,THD = S其中，/、％和人分别是电流有效值、电流基波有效值和第n次谐波电流有效值。还可定义基波因数$ = 表示电流波形对正弦的偏离度，较大的：表明电流波形较接近正弦 波，$可以由THD导岀。基波功率因数DPF定义为电压与电流基波之间相位角％的余眩，即DPF = cos (p、而功率因数PF则定义为基波因数与基波功率因数的乘积，即PF = COS(p} =yCOS^,三. 实验仿真及分析实验接线图1.记录三相电源电圧比m?与电流乙的实验波形，说明三相PWM整流器交流侧电流的特点。 利用FFT分析模块画出a相电流?;的频谱图，分析其规律并简要说明原因。展开前电压电流波形展开后电压电流波形a相电流频谱图Powergui FFT Analysis Tool.尸 He Edit View Insert Tools Desktop Window Help4 耳礼 色口 Xm □目Note new toolbar buttons: dete bruishina & linkjed olots Plev■ QvideoStructure :1 ScopeDsrt6^2Input :-inocit 2Slgcwd number:-1XFFT windowSt&rt time 0Numtoer of !3° Fundomcntol frcciucncy [SO二;2O<81=一5)

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