三相交流调压电路设计实验报告

电力电子技术课程设计1实训报告二级学院：自动化学院课程名称：电力电子技术设计题目：三相交流调压电路设计姓名：学号：设计班级：指导教师：设计时间：目录电力电子技术课程设计21电力电子仿真工具介绍.....................................................................................1.1Matlab介绍.......................................................................................................................................1.2SIMULINK仿真工具简介..................................................................................................................2电力电子器件测试...........................................................................................................................2.1实验目的....................................................................................................................................2.2实验原理....................................................................................................................................2.3实验内容....................................................................................................................................2.4计算机仿真测试过程................................................................................................................2.5总结与心得................................................................................................................................3三相交流调压电路...........................................................................................................................3.1实验目的............................................................................................................................................3.2实验原理............................................................................................................................................3.3实验内容............................................................................................................................................3.4计算机仿真过程及输出结果............................................................................................................4总结及实训体会.................................................................................................................................5附录............................................................................................................................................................1电力电子仿真工具介绍1.1Matlab介绍电力电子技术课程设计3MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，MATLAB是MatrixLaboratory的缩写意为矩阵工厂（矩阵实验室）。于1984年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干工具箱.具有强大的矩阵计算和数据可视化能力.一方面可以实现数值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、信号处理、系统仿真等若干个领域的数学计算，另一方面可以实现二维、三维图形绘制、三维场景创建和渲染、科学计算可视化、图像处理、虚拟现实和地图制作等图形图象方面的处理.同时，MATLAB是一种解释式语言.简单易学、代码短小高效、计算功能强大、图形绘制和处理容易、可扩展性强.是主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。1.2SIMULINK仿真工具简介Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观电力电子技术课程设计4的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。simulinkMATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。它具有丰富的可扩充的预定义模块库交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图能以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理。通过ModelExplorer导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码。并提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成。使用EmbeddedMATLAB™模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,RapidAccelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。2电力电子器件测试2.1实验目的（1）掌握各种电力电子器件的工作特性。（2）掌握各器件对触发信号的要求。电力电子技术课程设计52.2实验原理实验电路如图所示：新器件特性实验原理图将电力电子器件和负载电阻Rp串联后接至直流电源的两端，有实验装置上的给定为新器件提供触发信号，使器件触发导通。图中电阻Rp用滑线变阻器，接成并联形式，直流电压和电流表可从电源控制屏上获得，直流电源从电源控制屏的励磁电源获得。2.3实验内容（1）可关断晶闸管（GTO）特性实验（2）功率场效应管（MOSFET）特性实验（3）绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验2.4计算机仿真实验启动MATLAB软件进入SIMULINK后新建文档，绘制GTOMOSFETIGBT电路特性测试系统模型如下图所示，电力电子技术课程设计6双击各模块并设置相应参数，设置好各模块参数后，单击工具栏的▶按钮，得到如下图电力电子技术课程设计7GTO电力电子技术课程设计8IGBT电力电子技术课程设计9SCR由以上仿真图可得各器件输出数据如下各表：GTO输出特性数据记录IGBT输出特性数据记录MOSFET输出特性数据记录电力电子技术课程设计102.5总结与心得由上述仿真过程得到的输出特性数据可得出各器件的输出特性图。GTO的输出特性IGBT输出特性电力电子技术课程设计11SCR输出特性这门实验课程的线路连接及线路实验原理并不复杂，最困难的是是完成试验线路连接以后所进行的调试与操作，难以得出相关的正确的波形以及争取的结果和参数。这是由于对实验的过程及原理理解的不深刻，对相关的知识掌握的不够透彻，不能熟练应用到实际操作以及应用当中。并且动手能力不够强，对实验过程不熟悉，实验操作生疏，缺乏相关的实际操作经验以及实际操作技巧，