电力电子课程设计--整流电路输出电压谐波分析

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1、 课程设计课程设计报告报告 整流电路输出整流电路输出电压谐波电压谐波分析分析 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 11 电气（2）班 学 号： 姓 名： 2014-1-5 目录 1 电路原理分析 1 1.1 电路结构 1 1.2 工作原理 2 1.3 基本数量关系 3 2 PSIM 仿真 . 3 2.1 程序介绍: . 3 2.2 电路搭建: . 4 2.3 波形分析 4 2.4 谐波分析 5 3 matlab Simulink 仿真 6 3.1 搭建电路 6 3.2 波形分析 7 3.3 谐波分析 8 4 整流电压谐波计算程序. 8 4.1 谐波计算 8 4.1.1 谐波的含义 8 4.

2、1.2 手工傅里叶分解计算 11 4.1.3 matlab 程序计算 12 4.1.4 谐波分析 13 4.2 纹波因数 13 4.2.1 纹波因数的含义 13 4.2.2 计算程序 14 4.3 谐波电压和 角的关系 14 4.3.1 计算程序 14 4.3.2 分析 17 5 结论17 参考资料18 课程设计任务书 1 题目 单相半波整流电路整流电压谐波的计算 2 任务 a） 编写计算整流电路电压谐波的程序， 然后对电路的谐波含量 进行分析（20 次以内，0） ； b） 计算波纹因数v（0） ； c） 分析控制角与最低 3 次谐波的电压特性（用曲线表示） 。 3 要求 课程设计说明书采用

3、A4 纸打印，装订成本；内容包括编写程 序、计算结果分析、生成曲线。 U=220V f=60 Hz Rz=50 U Rz 1 1 电路原理分析电路原理分析 1.1 电路结构电路结构 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种， 它的作用是将交流电能转换为 直流电能供给直流用电设备。整流电路可按照组成的器件分为不可控、可控、半 控三种，简单的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、 单相全波可控整 流电路、单相桥式半控整流电路等。 晶闸管（Thyristor）的特点是: 为半控器件，导通条件为，加正向电压且 门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控 晶闸管等。晶闸管是

4、一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且其工 作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及 变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。 若用晶闸管 T 替代单相半波整流电路中的二极管 D，就可以得到单相半波可 控整流电路的主电路，如图 1-1 电路图所示。设图中变压器副边电压u2为 50HZ 正弦波，负载 RL为电阻性负载。 Rd VT UT US IT Id Ud 图 1-1 单相半波整流电路(纯电阻负载)的电路原理图 2 图 1-2 单相半波整流波形 单相半波可控整流电路的特点时简单，但输出脉动大，变压器二次电路中含 直流分量，容易造成变压器铁心直

5、流磁化。为使变压器铁心不饱和，需要增大铁 心截面积，增大了设备的容量。 1.2 工作原理工作原理 （1）在电源电压正半波（0区间） ，晶闸管承受正向电压，脉冲 uG 在 t=处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流 id,负载上有输出电压和 电流。 （2）在t=时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电 流而关断，负载电流为零。 （3）在电源电压负半波（2区间） ，晶闸管承受反向电压而处于关断 状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。 （4）直到电源电压 u2 的下一周期的正半波，脉冲 uG 在t=2+处又 触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断

6、重复。 3 1.3 基本数量关系基本数量关系 a.直流输出电压平均值 2 cos1 45.0 2 cos12 )(sin2 2 1 2 2 2 U U tdtUU d b.输出电流平均值 2 cos1 .45.0 2 a R U R U I d d c.负载电压有效值 24 2sin . 2 aa UU d.负载电流有效值 24 2sin 2 aa R U I e.晶闸管电流平均值 2 cos1 .45.0 2 a R U R U I d dT 2 PSIM 仿真仿真 2.1 程序介绍程序介绍: PSIM 是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。 PSIM 全 称 Power Simulation。PSIM 是由 SIMCAD 和 SIMVIEM 两个软件来组成的。 PSIM 具有仿真高速、用户界