电力电子技术

实验1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）交流-直流 (AC-DC) 变换电路又称为整流电路, 能够将交流电转换为直流电。 许多电 气设备都需要恒定或可调的直流电源。 另外直流-直流 (DC-DC) 变换、 直流-交流 (DCAC) 变换也需要利用整流器先进行AC-DC变换。 整流电路种类很多, 如果按相数来分: 可分为单相、 三相和多相整流电路; 根据整流电 路的构成形式, 又可分为半波、 全波和桥式整流电路; 按控制方式, 可分为不可控整流、 相 控整流和PWM (脉冲宽度调制) 整流形式。电阻加热炉、 电解和电镀等设备基本上是电阻负载。 电阻性负载的特点是电压与电流成 正比, 波形同相位, 电流可以突变。 另外, 在分析电路工作原理前, 首先假设: ①开关元件 是理想的, 即开关元件 (晶闸管) 导通时, 通态压降为零, 关断时电阻为无穷大。 ②变压 器是理想的, 即变压器漏抗为零, 绕组的电阻为零、 励磁电流为零。

仿真过程，先查找所需电路元件，一个正弦电压源设置峰值311V，频率50Hz，一个晶闸管，一个门控模块设置频率50Hz，点数为2，开关点为40 50.，一个电阻设置阻值为10欧姆，两个电压探头（从节点到地），分别命名为vin,vout，一个接地点，按接线图连接好元件，选择仿真控制，总时间为0.06，打印步长为1，最后运行仿真得到所需波形图。

实验二back电路

工作原理开关管导通与关断受控制电路输出的驱动脉冲控制。当控制电路脉冲输出高电平时，开关管导通，续流二极管阳极电压为零，因此反向截止，开关上流过电流，电流流经电感向负载供电；此时电感中的电逐渐上升，在电感两端产生左端正右端负的自感电势阻碍电流上升，电感将电能转化为磁能储存起来。经过一段时间后，控制电路脉冲为低电平，开光管关断，但电感中电流不能突变。此时电感两端产生右端正左端负的自感电势阻碍电流下降，从而使得二极管正向偏置导通，于是电感中的电流经过二极管构成回路，电流逐渐下降，电感中储存的磁能转化为电能释放出来供给负载。进过一段时间后，控制电路脉冲又使开光管导通，重复上述过程。滤波电容的作用是为了降低输出电压的脉动。续流二极管为不可缺少的元件，若无此二极管，电路不仅不能工作，而且在开光管变为关断的时候，电感两端产生的自感电势将会对开光管造成损坏。

仿真过程，选择所需电路元件并设置合适参数，一个直流电压源设置振幅为12，一个MOSFET开关一个电感设置为0.001，一个电容设置为100u，一个电阻设置为10欧姆，一个二极管，一个接地点和开关元件的门控模块设置为频率50k，点数为2，开关点为0 150.按电路图连接好电路，选择仿真控制，设置总时间为0.01，打印步长为3，最后运行仿真得到所需电路图。

实验三单相桥式整流电路

实验原理

在正半波的（0~α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压，因此四个晶闸管都不导通。在正半波（α~Π）区间，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。则负载电流沿a→VT1→R→VT4→b→T的二次绕组→a 流通,此时负载上有电压和电流输出,两者波形相位相同, uT1.4=0。 此时电源电压反向施加到晶闸管 VT2、VT3上, 使其承受反向电压而处于关断状态。 晶闸管VT1、VT4一直导通到ωt=π为止,此时因电源电压过零, 晶闸管阳极电流下降为零而关断。在 u2负半波的 (π~π+α)区间: 晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲而处于关断状态,晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。在 u2负半波的 (π+α~2π) 区间: 在ωt=π+α时刻, 触发晶闸管VT2、VT3使其导通,负载电流沿 b→VT3→R→VT2→a→T的二次绕组→b 流通,电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上,负载上有输出电压 (ud=-u2) 和电流,且波形相位相同。此时电源电 压反向施加到晶闸管VT1、VT4上,使其承受反向电压而处于关断状态。晶闸管VT2、VT3一直导通到ωt=2π为止,此时电源电压再次过零,晶闸管 VT2、VT3阳极电流也下降为零而关断。

仿真过程

选择所需电路元件并设置合适的参数，一个正弦电压源设置峰值310V，频率50Hz，4个晶闸管，4个门控模块，分别设置频率50Hz,点数为2，开关点数为210 220.和频率50Hz，点数为2，点数为30 40.一个电阻为12欧姆，一个电流表和五个电压表，按电路图连接电路，各电表测量所需数据，选择仿真控制，总时长设置为0.06，打印步长为1，选择运行仿真即可获得所需波形图。

实验四boost电路

工作原理

开光管闭合，此时这时输入的直流电压流过电感L。二极管D1作用是防止电容C对地放电，同时起到续流作用。由于输入的电压是直流电，因此电感上的电流以一定的比率线性的增加，这个比率跟电感因素有关，随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。当开关管断开时候，由于电感的电流不能突变，也就是说流经电感L的电流不会马上变为零，而是缓慢的由充电完毕时的值变为零，这需要一个过程，而原来的电路回路已经断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容C2充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了，升压过程中，电容要足够大，这样在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流，这两个步骤不断重复，在输出两端就得到高于输入电压的电压。

仿真过程

选择所需电路元件并设置合适参数，一个MOOFET模型，一个正弦电压源设置为12V，一个电感设置为0.001，一个晶闸管，一个接地点，一个电容设置为100u，一个电阻设置为10欧姆一个开关元件的门控模块设置为频率50kHz,点数设置为0 150.两个电压探头（从节点到接地）选择仿真控制，设置总时间为0.06，打印步长为1，然后进行运行仿真得到所需波形图。

心得体会

通过线上的PSIM软件进行仿真实验，认识了许多电路元件的国际符号，也锻炼了自己的自学能力，在通过观看教学视频后，能自己掌握软件的基本使用方法，完成课程实验。