三相全控整流及Simulink仿真开题报告

 2022-09-19 09:51:42

1. 研究目的与意义

随着社会经济和科学技术的发展,电力电子技术的应用已深入到工农业经济建设、交通运输、空间技术、国防、医疗、环保和人们日常生活的各个领域,所以对电力电子技术的研究是尤为重要的。

电力电子技术中常用的三相整流电路分为三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。

三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。

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2. 课题关键问题和重难点

1、 对三相桥式可控整流电路工作原理的理解是关键问题。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来,它是三相半波共阴极接法和三相半波共阳极接法的串联组合。在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。

2、对三相全控整流电路的控制特点的认识是一个难点。三相全控整流任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通,构成电流通路,为保证电路启动或电流断续后能正常导通,必须对不同组别应导通的一对晶闸管同时加触发脉冲,所以触发脉冲的宽度应为大于π/3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大,易使脉冲变压器饱和,所以采用脉冲列代替双窄脉冲;每隔π/3换相一次,换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行。

3、对MATLAB软件的Simulink模块对三相全控整流进行仿真操作对输出电压、控制角、故障现象以及负载特性进行动态仿真与研究也是难点。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

随着社会生产和科学技术的发展,电力电子技术在生活中的各个领域有着非常广泛的应用。从人类对宇宙和大自然的探索,到国民经济的各个领域,再到我们的衣食住行,到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。

然而,由于电力电子器件所固有的非线性特性,使得对电力电子电路及系统的分析十分困难。同时由于计算机仿真技术通过在计算机平台上模拟实际的物理系统,具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点,因此广泛的应用于电力电子电路或系统的分析和设计,成为相关专业学生和工程技术人员学习和研究电力电子应用技术的重要手段。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析,减轻劳动强度,提高分析和设计能力,避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差,还可以与实物试制和调试相互补充,最大限度地降低设计成本,缩短系统研制周期。

在计算机仿真软件中,MATLAB软件是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、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。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。它为科学研究、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的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

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4. 研究方案

首先在MATLAB-Simulink及SimPowerSystems工具箱软件中建立单相可控整流电路,在电路建模基础上进行电路的分析比较,然后在进一步对三相全控电路进行电路建模。

三相全控整流电路设计主要分为电源、主电路、触发电路、保护电路等部分。

我们可以对其器件、电路进行比较优化,最终确定各器件的参数,同时对阻性、感性负载在不同控制信号下的电流、电压进行仿真观测分析。

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5. 工作计划

第1周:消化设计任务,收集消化背景资料;开始撰写开题报告,进行外文翻译。

第2-4周:完成开题报告和译文,提交给导师检查,并上传到毕业系统。学习MATLAB-Simulink-SimPowerSystems知识,运用MATLAB软件进行一些简单的操作。

第4周:收集学习相关技术与参考资料,并整理成文档。同时论证设计论文所要求的硬件方案。

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