电力电子电路仿真课件
- 格式:ppt
- 大小:1.96 MB
- 文档页数:46
PSCAD电力电子仿真讲义谭甜源武汉大学电气工程学院2012年6月目录第一部分:电力电子基本模块及其功能 (1)1.电力电子器件(Power Electronic Switch) (1)1.1二极管(Diode) (1)1.2晶闸管(Thyristor) (2)1.3 Transistor/GTO/IGBT (3)2.插值触发脉冲发生器 (3)2.1插值和器件动作(Interpolation and Switching) (3)2.2插值点的触发脉冲(Interpolated Firing Pulses) (7)3.控制系统的搭建(电力电子装置常用控制模块) (7)3.1 锁相环(Three-Phase PI-Controlled Phase Locked Loop) (7)3.2 静止坐标系和旋转坐标系变换(abc to dq0 Transformation) (8)3.3 PI控制器 (9)3.4 传递函数 (9)3.5 载波调制PWM算法 (10)3.6 采样和保持模块 (11)3.7 滤波器 (12)3.8 逻辑控制 (12)3.9 FFT变换器 (13)4.自定义元件或模块的应用(Creating a New Coponent or Module) (13)4.1使用元件向导(Using the Component Wizard) (13)5.与MATLAB的仿真接口 (17)第二部分:PSCAD自带例程中有关电力电子部分的讲解 (25)1.Power Electronics(常见电力电子装置) (25)1.1 Single-Phase Thyristor Half-Wave Rectifier(单相半波半控整流电路) (25)1.2 Single-Phase GTO Half-Wave Rectifier(单相半波全控整流电路) (25)1.3 Phase Controlled AC Switch(相控交流开关电路) (25)2.APF(有源电力滤波器) (25)2.1 6-Pulse Bridge(6脉波桥)(常用非线性负载) (25)2.2 并联型有源电力滤波器(Shunt APF) (26)2.3 串联型有源电力滤波器(Series APF) (28)第三部分:典型应用案例介绍 (29)1.仿真模拟连续控制系统(采用滞环电流跟踪控制法的APF) (29)2.仿真离散数字控制系统(采用三角波比较法的APF) (29)附录A:其它常用相关模块及其功能介绍 (31)A.1 电力电子仿真常用元件模块 (31)A.1.1金属氧化物浪涌避雷器(Metal Oxide Surge Arrestor) (31)A.1.2电感(Inductor) (31)A.1.3电压表(Voltmeters) (31)A.1.4实常数(Real Constant) (31)A.1.5电流表,安培表(Current Meter,Ammeter) (31)A.1.6时间信号变量(Time Signal Variable) (32)A.1.7节点环(Node Loop)(Three Phase Electrical Node) (32)A.1.8三相两绕组变压器(3-Phase 2-Winding Transformer) (32)A.1.9接地(Ground) (33)A.1.10单输入比较器(Single Input Comparator) (33)A.2 电力电子装置(TSC、HVDC): (33)A.2.1 Static VAR Compensator(静止无功补偿器) (33)A.2.2 Generic Current Control(通用的电流控制)-直流输电仿真 (34)A.2.3 Generic Gamma Control(通用的gamma控制)-直流输电仿真 (35)A.2.4 Voltage Dependent Current Limits(依赖于电流限制的电压) (36)A.2.5 Minimum Gamma Measurement(gamma的最小测量值) (36)A.2.6 CCCM Controller for Rectifier(整流器的联合协调控制器) (37)A.2.7 CCCM Contoller for Inverter(逆变器的联合协调控制器) (37)A.2.8 Effective Gamma Measurement(有效的gamma测量值) (39)A.2.9 Apparent Gamma Measurement(视在gamma的测量) (39)A.2.10 Thyristor Switched Capacitor Allocator(晶闸管投切电容器的分配) . 40A.2.11 TSC/TCR Non-Linear Susceptance Characteristic(TSC/TCR的非线性电纳特性) (40)A.2.12 TCR/TSC Capacitor Switching Logic(TCR/TSC电容投切逻辑) (41)第一部分:电力电子基本模块及其功能1.电力电子器件(Power Electronic Switch)PSCAD自带的电力电子开关模块是一个多功能模块,它可以用来模拟常见的五种电力电子器件,包括:二极管(Diode)、晶闸管(Thyristor)、晶体管(Transistor)、门极可关断晶闸管(GTO)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
电⼒电⼦Simulink仿真——整流电路1. 单相可控整流电路1.1 单相半波课本P44晶闸管处于断态时,电路中⽆电流,负载电阻两端电压为零,u2全部施加在VT两端。
如在u2正半周晶闸管承受正向阳极电压期间给VT门极加触发脉冲,则VT开通。
式3-1:{U_d} = \frac{{\sqrt 2 {U_2}}}{{2\pi }}(1 + \cos \alpha )模型:输⼊电压:100V峰值,50Hz;触发:45°,5%;晶闸管压降:0.8V;负载电阻:5Ω。
得到输出如下:按照公式计算输出电压平均值为27.2V,实际输出电压均值26.9V,这是由晶闸管的导通压降引起的。
阻感负载:课本P45到u2由正变负的过零处,电流id已经处在减⼩的过程中,但尚未降到零,因此VT保持通态。
此后,电感L中储存的能量逐渐释放,直⾄id过零点处晶闸管关断并⽴即承受反压。
电阻5Ω,电感0.02H,输出波形如下。
续流⼆极管:课本P46与没有续流⼆极管时的情况相⽐,在u2正半周时两者的⼯作情况是⼀样的;当u2过零变负时,VDR导通,ud为零。
此时负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断,L中储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通,此过程通常称为续流。
为观察电流连续的情况,将L改为0.05H,同时添加了⼆极管,如下图所⽰。
波形:1.2 单相桥式全控课本P47在单相桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成⼀对桥臂,VT2和VT3组成另⼀对桥臂。
在u2正半周,若给VT1和VT4加触发脉冲,VT1和VT4即导通,电流经VT1、R 和VT4流动。
在u2负半周,VT2和VT3导通。
式3-9:{U_d} = \frac{{\sqrt 2 {U_2}}}{\pi }(1 + \cos \alpha )模型:按照公式计算输出电压平均值为54.3V,实际输出电压均值52.6V,这是由晶闸管的导通压降引起的。
阻感负载:课本P49加⼊0.05H电感。
电力电子技术的定义与发展01020304定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等,提高电力系统的稳定性和效率。
用于电动汽车、电动自行车、电梯等电机驱动系统,实现高效、节能的电机控制。
用于太阳能、风能等新能源发电系统,实现能源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机器人等工业设备,实现设备的精确控制和高效运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化数字化与智能化随着计算机技术和人工智能的发展,电力电子技术将实现数字化和智能化,提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化随着半导体材料和器件的发展,电力电子技术将实现更高频率和更高效率的电能转换。
绿色化与环保化随着环保意识的提高,电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念,降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通,无法自行关断特点耐压高、电流大、开关速度快应用直流电机调速、交流调压等工作原理特点应用工作原理特点应用逆变器、斩波器、电机驱动等工作原理特点应用工作原理开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域特点VS整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用整流电路逆变电路逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电,减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。