高等电路作业
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学院电气工程与信息工程学院班级硕士7班
学号
姓名
1.作业题目
桥式可逆PWM 变换器的主电路由四个IGBT 组成一个H 桥，并且每一个IGBT 上均反并联有电力二
极
管
，
电
力
二
极
管
起
到
续
流
的
作
用
，。
采用以下2种方式进行仿真，并进行比较分析：
● Simulink 的SimPowerSystems ● OrCAD PSpice
要求在文件组中画出详细的原理图、给出元件的详细模型和参数、仿真设置参数和仿真结果并进行分析。
讨论分类情况如下：
（一）占空比为90％时对系统的分析; （二） 占空比为50％时对系统的分析; （三） 占空比为10％时对系统的分析; 在上面所分的三大类中，每一种又分为三小类。
从而对该系统的分析尽量达到全面。
三小类为：
① 电动机所带负载为轻载时的情况； ② 电动机所带负载为适当负载时的情况； ③ 电动机所带负载为重载时的情况；
2.题目假设
应用MATLAB 中的Simulink 仿真并对伺服电动机参数设置如下：110V ，2.9A ，2400r/min ，电枢电阻Ra 的值为3.4Ω，电枢电感a L 的值为60.4mH ，转动惯量0.0142kg m ⋅，励磁电压110V ，励磁电流0.5A 。
3.仿真模型的计算
根据伺服电动机参数计算得到伺服电动机励磁电阻R f =220Ω，L f =0，L af =0.797mH ，并将其电动机的参数输入到电动机模块对话框中。
通过常数模块输入额定负载转矩T L ：
110 3.4 2.9
9.55(9.55 2.9) 1.152400
L e a T C I N m N m -⨯==⨯
⨯⋅=⋅
4.仿真步骤
1）打开MATLAB2012，进入Simulink 界面，新建Model ；
2）在SimPowerSystems 的元件库中提取直流电压源（DC V oltage Source ）、整流桥（Universal Bridge ）、电动机（DC Machine ）、电压测试原件（V oltage Measurement ）和示波器（Scope ）等；
3）用信号线将模块间按题目中所给的图正确连线，其直流仿真系统的模型如图4.1所示；
图 4.1直流PWM-M系统仿真模型
4）构建PWM（驱动电路）模块信号发生电路如图4.2所示。
图4.2 PWM驱动信号发生电路
5）H型变流器调用了多功能桥（Universal Bridge），其参数设为2相桥臂，AB 在交流输出端，开关器件选择IGBT，其参数设置如下图4.3所示。
图4.3 IGBT的参数设置6）电动机的参数设置如下图4.4所示。
图4.4 电动机的参数设置5.仿真分析
（1）占空比为90%时对电路的分析；
取Uct=0.8，即占空比为90%。
由2.1知额定负载转矩为1.15，Ia接近额定电流时的负载为重载，Ia小于额定电流50%时的负载为轻载，因此重载可以设为1.15，轻载为0.35，普通负载的大小取值为0.76。
④电动机所带负载为轻载时的情况；
⑤电动机所带负载为适当负载时的情况；
⑥电动机所带负载为重载时的情况（L=1.15）；
重载时部分时间段的仿真输出曲线下如图所示。
1.整流电路输出电压的瞬时值ud
（b）
（c）
图2.4 （a）整流电路输出电压的瞬时值ud（b）电动机电枢电流（c）电动机转速。
