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电力电子技术课程设计
院 （系）：机电工程学院 专 业： 电气152 学生姓名：黄 学 号：2015*
目录 一、课程设计目的 1 二、课程设计内容 2 三、课程设计心得体会 3 四、参考文献 4 《电力电子技术课程设计》成绩评定表 5 电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生运用学过的电力电子变流电路原理的基础知识，独立进行查找资料、选择方案、仿真分析、撰写报告，通过仿真分析掌握电力电子技术基本理论、基本分析方法和基本技能，进一步加深对电力电子电路基本理论的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的课程学习和工作打下坚实的基础。
二．课程设计内容 1：DC/DC仿真分析：Buck电路 参数：第一个我设计了DC-DC中的Buck电路，我采用的是MATLAB版本是7.11。具体的参数有，输入电压200V，负载电阻20欧姆，占空比25%，电感L：4.5*1e-4H，电容C=2.6*1e-4，仿真时间0.1s，仿真算法ode23tb，f=20kHZ。 原理分析：降压式（Buck）变换器是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流变换器。Buck变换器的主电路由开关管，二极管D，输出滤波电感L和输出滤波电容C构成。这种电路，电源是电压源性质，负载为电流源性质。电路完成把直流电压Us转换为较低的直流电压Uo的功能。下面是我所做的电路与仿真图。
2：DC/DC仿真分析：CUK电路 参数：第二个我设计了DC-DC中的CUK电路，我采用的是MATLAB版本是7.11。具体的参数有，电源 E 为 100V，电阻 2Ω，电容 C0. 001F，电感 ( 1)占空比α= 0. 3 时实现降压变换，电感 ( 2)占空比α=0.7 时实现降压变换，升降压值均为 0. 001H; 脉冲周期假设为 0. 001s，为 0. 6，幅值为 1，仿真时间为 0. 08s。 原理分析：Cuk 变换器是一种输出电压可大于或小于输入电压的单管非隔离直流变换器。其主电路如图 1 所示，Cuk 变换器的主电路由全控型器件 IGBT开关、电感 L、电容C、负载电阻R及二极管构成。E为输入直流电压,Uo为输出直流电压。 Simulink 是 Matlab 的一个最强大的工具箱之一，它提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，而 SimPowerSystems 为 Matlab /Simulink 下电力系统仿真模块集，它可以满足电路、电工、电子的仿 真。根据 Cuk 变换器的主电路 建立仿真模型。
当占空比为30%时。
当占空比为70%时。
3：DC/AC：双极性SPWM 参数：第三个我设计了DC-AC中的双极性SPWM电路，我采用的是MATLAB版本是7.11。具体参数有，直流电压300V，阻感负载，电阻1Ω，电感2mH，幅值为1，周期为0.02s，采样时间为1e-5s，仿真时间为0.06s。 原理分析：PWM波中包含有载波频率的整数倍及其附近的谐波。幅值最高影响最大的是p次谐波分量，随调制深度的增加，其幅值的相对值逐渐减小。输出电压中最靠近基频的低次谐波是n=1时的下边带，由于这一边带衰减很快，值得考虑的低次谐波大致在p-2次。可见，载波比越高，最低次谐波离基波便越远，也就越容易进行滤波，故提高载波比将有效改善输出电压的质量。但载波比的提高首先受制于开关器件的开关速度，另外，由于开关损耗等原因，开关频率在逆变器的设计和运行中还会受到多种因素的影响，相应的对载波比的大小也有一定限制。 此外，在过调制情况下输出电压还包含比较丰富的低次谐波，其极端情况就是方波逆变的输出情况。  SPWM电路图
仿真图
4：AC/DC：桥式全控整流电路 参数：第四个我设计了AC-DC中的桥式全控整流电路电路，我采用的是MATLAB版本是7.11。具体的参数有交流电压源的Vs的设置频率为50Hz，幅值为141V。脉冲发生器系统频率100Hz。晶闸管延迟t=0.02/12s，占空比10%，R=2Ω，仿真结束时间0.06s。 原理分析：带电阻负载时，电源电压过零时晶闸管自然关断；带阻感负载时，一对桥臂导通使另一对桥臂的两个晶闸管承受反压而关断，每周期换相两次。 带阻感负载时，负载电阻电压和电流的波形相同呈线性关系；带阻感负载时，电流变化较小，这是由电感对负载电流起平波作用。 在实际电路设计时，需考虑R、L的具体参数可以通过改变仿真模型中R、L的值进行分析，本文对此未有详细分析。下面是具体的分析。
仿真图
仿真图
通过一个周的仿真设计加深了我对matlab在电力电子技术应用知识的理解，基本上掌握了仿真计所要经历的步骤，我仿真分析、查资料，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅， 同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，半个月的时间就这样匆匆的过去了，对matlab在电力电子技术仿真的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对程风琴老师的关心，指导有感于心， 事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了绘制仿真图的能力。虽然能够满足设计任务书的要求，但是我认为还要提高和改进的地方还有很多。在细节方面， 还有许多需要精雕细琢的地方，这次没有能够深入下去。希望以后有机会能够进一步。
课程设计成绩
项 目 内 容
得 分
1. 仿真电路搭建的正确性、复杂度（20分）
2. 仿真电路参数设置，仿真算法设置的正确性。（10分）
3. 电路工作原理分析（含电路中输出电压、电流、电感电流、电容电压、二极管电流等物理量波形分析），理论分析与计算的正确性，实验数据准确可靠。分析问题有独到的见解，结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，（50分）
4. 实训报告内容完整、层次分明，文本结构规范，格式统一，行文表述规范准确，文理通顺流畅、步骤清晰、标点、符号、计量单位正确，图表、曲线等符合规范，排版美观。（20分）
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