计算机仿真技术作业二带电容滤波的三相不控整流桥仿真Word文件下载.docx
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仿真时间0.3s。
利用Simulink搭建出来的模型如下图所示:
图1
一、直流电压与负载电阻的关系
【实验要求】
分别仿真整流电路空载及负载电阻为10、1和0.1欧姆时的情况。
记录直流电压波形,根据仿真结果求出直流电压,并比较分析其与负载的关系。
1、整流电路空载
图2
2、负载电阻为10Ω
图3
3、负载电阻为1Ω
图4
4、负载电阻为0.1Ω
图5
5、分析
由图2~5可知,随着负载的增大(即电阻的减小),直流侧电压的振荡现象越显著,振荡幅度越大(在负载小时甚至没有振荡)。
另外,随着负载的增大,直流侧电压的稳定值越来越小。
二、电流波形与负载的关系:
分别仿真负载电阻为10、1.67和0.5时的情况。
记录直流电流和a相交流电流,并分析规律。
1、负载电阻为10Ω
(1)直流侧电流
图6
(2)a相交流电流
图7
2、负载电阻为1.67Ω
图8
图9
3、负载电阻为0.5Ω
图10
图11
4、分析规律
首先,启动时直流侧电流出现一个很大的峰值;
其次,随着负载的增大(即电阻的减小),直流侧电流的振荡现象越显著,从启动到稳定所花费时间越长。
而交流侧电流也存在类似规律,只是比较不太明显;
再次,直流测所得到的电流都不是标准的直线形电流波形,而都有一定的波动。
三、平波电抗器的作用:
直流侧加1mH电感。
分别仿真轻载50欧姆和重载0.5欧姆时的情况,记录直流和交流电流波形,并计算交流电流的THD。
仿真同样负载条件下,未加平波电抗器的情况,并加以比较分析。
.
1、直流侧加1mH电感
图12
(1)轻载50Ω
①直流侧电流
图13
②a相交流电流
图14
对于稳态时的交流电流波形进行傅里叶分析如下:
图15
图16
由图可知,THD=19.69%。
(2)重载0.5Ω
图17
图18
图19
图20
由图可知,THD=0.70%。
2、直流侧未加1mH电感
图21
图22
图23
图24
图25
由图可知,THD=20.67%。
图26
图27
图28
图29
由图可知,THD=0.91%。
3、比较分析
首先,无论有没有加入平波电抗器,重载时的交流电流的THD总比轻载时的小,亦即重载时的交流电流的谐波含量比轻载时的小;
其次,无论重载、轻载,加入平波电抗器后的交流电流的THD比没加时的要小些,也就是说,平波电抗器的加入有利于抑制交流电流的谐波。
四、抑制充电电流的方法:
观察前述仿真中,启动时的直流电流大小,分析原因,提出解决方法并进行仿真验证。
观察仿真过程,可以发现电路启动时的电流非常大。
这是因为启动时要向直流侧的支撑电容充电的缘故。
启动时,电容两端压降为0,相当于短路,所以直流侧电流非常大。
解决方法是:
在直流侧加入一个充电电阻——在充电开始时将其加入电路中,以限制充电电流;
当电容充电完时,再将其短路,以防止其对电路造成的额外能耗。
进行仿真验证如下:
(1)仿真模型:
图30
其中,接触器设置在0.2s时闭合,负载电阻阻值是50Ω,充电电阻阻值选定为300Ω。
(2)直流侧电流
图31
对比图18,可以发现启动电流降低了。
另外,还有一种方法可以满足题目的要求,即设法使电容具有较为合适的初始电压,如此就没有因启动时电容短路而导致的电流过大的问题了。
仿真的模型下图:
图32
首先,不设定电容的初始值,通过万用表模块,测得电容两端的波形如下:
图33
由图可知,稳定时电容两端电压大约为460V。
因此,将电容的初始电压设定为450V,进行仿真,得到直流侧的电流波形如下图所示:
图34
由图可知,启动时直流侧电流的峰值只有13A,远小于未设定初始值的98A。
可见,这种方法的效果还是比较显著的。
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