基于matlab三相桥式全控整流电路模拟研究
用simulink 模拟研究三相桥式全控整流电路 姓名：刘百兰 学校：中山大学 学号：09382014 专业：自动化 摘要：三相桥式全控整流电路在现代电力电子技术中具有很重要的作用和很广泛的应用。 结合全控整流电路的理论基础Matlab的仿真工具Simulink三相桥式全控整流 模拟电路，模拟验证输出参数，进一步了解三相桥式全控整流电路的工作 原理。 关键词：simulink 三相桥式全控整流 仿真 一、研究背景 随着社会生产和科学技术的发展，自动控制系统、测量系统和发电机励磁整流电路 系统等领域的应用越来越广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路和三相桥式 半控整流电路和三相桥式全控整流电路。三相全控整流电路整流负荷容量大，输出直流 电压脉动小，是目前应用最广泛的整流电路。它是由半波整流电路开发的。由一组 三相半波可控整流电路与一组共阳极连接晶闸管串联而成。六个晶闸管分别由 根据一定规律的脉冲触发导通，实现三相交流电的整流。 输出电压的平均值也会发生变化，以获得不同的输出。由于整流电路涉及交流信号，直接 流信号和触发信号包括晶闸管、电容、电感、电阻等元件，采用常规电路分离 分析方法相当繁琐，高压实验难以顺利进行。Matlab 可视化仿真工具提供 Simulink 可直接建立电路仿真模型，随意更改仿真参数，并立即得到任何仿真结果， 直观性强，进一步节省了编程步骤。本文利用 Simulink 三相桥式全控整流电路建设 模拟分析了不同的控制角和桥梁故障，进一步加深了三相桥式全控整流电源 道路理论也为现代电力电子实验教学奠定了良好的实验基础。 二、三相桥式全控整流电路工作原理 1.分析三相桥式全控整流电路的特点 图 1.电路接线图。 三相桥式全控整流电路图是应用最广泛的整流电路，其电路图如下： 图 1 在三相桥式全控整流电路中，共阴极组和共阳极组同时控制，控制角为 α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，整流电压是三相半波的两倍。显然，在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管所需的最大反向电压可以比三相半 晶闸管在波线中低一半。 为便于分析，触发三相全控桥六晶闸管的顺序是 晶闸管为1-2-3-4-5-6 编号：晶闸管 KP1 和 KP4 接 a 相，晶闸管 KP3 和 KP6 接 b相，晶管 KP5 和 KP2 接 c 相。 晶闸管 KP1、KP3、KP5 形成共阴极组，晶闸管 KP2、KP4、KP6 形成共阳极组。 为了搞清楚α在变化过程中，分析输出波形的变化规则，并研究以下几点 个特殊控制角，先分析α=0 也就是自我 换相点触发换相时的情况。 为了便于分析，将一个周期等分 6段(见图 2) 。 在第(1)段，a 相电压最高，而共阴极组 的晶闸管 KP1 触发导通，b因此，相电位最低 阳极组的晶闸管 KP6 触发导通。这时电流由 a 相 经 KP1 流向负载，再经 KP6 流入 b相。变压器 a、b 两相工作，共阴极组 a 相电流为正，共阳极 组的 b相电流为负。负载上的整流电压为 ud=ua-ub=uab经过 60°进入第(2)段。这时 a 相电位仍 但最高，晶闸管 KPl 但是 c 当自然换相点触发时，相电位变得最低 c 相 晶闸管 KP2，电流即从 b相换到 c 相，KP6 关闭并承受反向电压。这时电流由 a 相流出经 KPl、负载、KP2 流回电源 c 相。变压器 a、c 两相工作。这时 a 相电流为正，c 相电流为负。 负载电压为 ud=ua-uc=uac 再经过 60°，进入第(3)段。这时 b相电位最高，自然换相点后共阴极组， 触发导通晶闸管 KP3，电流即从 a 相换到 b相，c 相晶闸管 KP2 继续导电，因为电位仍然是最低的 通。此时变压器 bc 负载电压为两相工作 ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 2.带电阻负载时的工作情况： (1)当 a≤60?时，ud对于电阻负载，波形是连续的，id 波形与 ud波形形状相同，波形图形图：a =0(图 3a) 、a =30 ?(图 3b) 、a =60?(图 3c) (2)当 a>60?时，ud波形每 60?一段为零，ud 负值波形图不能出现波形： a =90?(图 3d) (3)带电阻负载时，三相桥式全控整流电路 a 角的移相范围是 120? 3.晶闸管及输出整流电压如表所示 1所示 ： 表 1 时段 I II III IV V VI 共阴组中导 通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共阴组中导 通的晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6整流输出电压 ua-ub=uab ua-uc=uac ub-uc=ubc ub-ua=uba uc-ua=uca uc-ub=ucb图 3a α=0o 图 3b α=30o图 3c α=60o图 4d α=90o 4. 三相桥式全控整流电路定量分析 (1)当整流输出电压连续(即带电阻负载时，或带电阻负载 a≤60 ?时间平均值为： ?时间平均值为： ? ? ? ? ? ? ? ? cos 34 . 2 ) ( sin 6 3 1 2 3 2 3 2 d U t td U U ? ? ? ? ? (2)带电阻负载 a >60?当时，整流电压为： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) 3 cos( 1 34 . 2 ) ( sin 6 3 2 3 2 d ? ? ? ? ? ? ? ? U t td U U 输出电流平均值为 ：Id=Ud /R 三、模拟实验 模拟接线如图所示 5所示。图 5 参数设置：三相电源电压设置 380V，频率设为 50Hz，相角相互相差 120度。变换 器桥设置相当于六个晶闸管，只要有适当的触发信号，变换器就可以在相应的时间引导。 同步电压的频率和脉冲宽度分别为50Hz和10%，“alpha_deg移相控制角信号输入 不同的触发角可以通过设置输入信号的常数模块参数来获得a，从而产生给出间 隔 60 双脉冲。 选择算法为ode23tb，stop time 设为0.1。 1.电阻负载模拟设置负载为纯电阻，R＝100Ω。 以下是分开的a=0 度，30 度，60 90度时的模拟结果(见图6-图9)。 2.电路负载模拟为阻感，R＝100Ω，L＝10H。 以下是分开的a=0 度，30 度，60 度，90度时的模拟结果(见图10-图133.带反电势阻感负载的模拟设置电路负载为阻感，R＝100Ω，L＝10H，反电动势E＝25V。 以下是分开的a=0 度，30 度，60 90度时的模拟结果(见图14-图16)