三相桥式全控整流电路MATLAB仿真
朔州校区，中北大学 电力电子技术 课 程 设 计 说 明 书 专 业: 电气工程及其自动化 题 目: 三相桥式全控整流电路的设计与模拟(阻感负载) 指导教师: 牛慧芳 组长姓名： 李昂 学号 1227034136 组员姓名： 学号 组员姓名： 范铮 学号 1227034138 组员姓名： 崔少东 学号 1227034139 组员姓名： 王新嘉 学号 1227034129 组员姓名： 张艺 学号 1227034144 组员姓名： 于亮 学号 1227034153 2015 年 1月 14 日 1. 概述1 1.1 设计目的1 1.2 设计目标及设计要求1 1.3 设计进度1 1.4 分工2 2. 系统方案及主电路设计2 2.1方案的选择2 2.2 系统流程框图2 2.3 主电路设计3 3.控制和驱动电路设计6 3.触发电路简介6 3.触发电力设计要求72 3.3过电压保护8 3.4过电流保护10 4．系统MATLAB仿真12 4.1MATLAB软件介绍12 4.12系统建模及参数设置 4.3系统系统仿真结果及分析 5．设计体会19 6．参考文献20 1. 概述 1.1 设计目的 三相桥式全控整流电路在现代电力电子技术中发挥着重要作用，应用广泛。结合全控整流电路的理论基础Matlab的仿真工具Simulink模拟三相桥式全控整流电路，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。 1.2 设计目标及设计要求 2.1设计任务 设计三相可控整流电路使其输入电压： (1)三相交流380伏 、频率为50赫兹， (2)输出功率2KW、负载为阻感负载。 (3)移相范围:0°~ 90° 2.2 设计要求 (1)设计整体结构框图，说明本课题由哪些相对独立的部分组成，并用文字辅助说明原理； (2)设计各部分的电路图，并加上原理说明； (3)MATLAB仿真实验。 1.3 设计进度 (1) 1月14日至1月15日对实验进行理论分析论证； (2) 主电路、触发电路、保护电路设计及理论分析于1月15日至1月16日进行； (3) 1月19日至1月21日MATLAB软件建模仿真实验，分析仿真结果； (4) 本实验分析总结于1月22日至1月23日，分享实验经验。 1.4 分工 (1)系统方案选择及主电路设计:范铮、张艺； (2)控制驱动电路设计:崔少东、于亮； (3)系统MATLAB模拟：家登辉、李昂、王新嘉。 2. 系统方案及主电路设计 2.1 方案的选择 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，通过变压器耦合，晶闸管主电路获得适当的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。 2. 系统方案及主电路设计 2.1 方案的选择 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，通过变压器耦合，晶闸管主电路获得适当的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路与电网隔离，也能抑制变流器进入电网的谐波成分。采用保护电路RC过快速熔断器保护过电压抑制电路进行过电压保护。锯齿波同步KJ004集成触发电路采用同步变压器固定触发电路，确保触发电路与主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流为直流，驱动直流电机运行。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为三个部分：主电路、触发电路和保护电路。框图中没有表示保护电路。当电源连接时，三相桥式全控整流电路的主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电，形成触发脉冲，使主电路中的晶闸管触发导电工作，整流后的直流通电到直流电机工作。 2.2 系统流程框图 电源 三相桥式全控整流电路 直流电动机 同步电路 集成触发器 触发信号 触发模块 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图 2.3 主电路设计 图2-1 主电路原理图 2.3.1 主电路原理分析 晶闸管按从1到6的顺序导通，因此将晶闸管按图所示的顺序编号，即阴极组中和a、b、c三相电源连接的三个晶闸管是VT1、VT3、VT5， 共阳极组中和a、b、c三相电源连接的三个晶闸管是VT4、VT6、VT2。如图所示，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 2.3.2 三相全桥工作特点 其工作特点是不同组的两个晶闸管随时同时导通，形成电流通路。因此，为了保证电路启动或断开电流后的正常导通，必须同时向不同组的一对晶闸管添加触发脉冲，因此触发脉冲的宽度应大于π宽脉冲/3。宽脉冲触发需要大的触发功率，容易使脉冲变压器饱和，因此可以用脉冲列代替双窄脉冲；每隔一次π/3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组中换相。晶闸管在接线图中的编号方法使每个周期内6根管道的组合顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5脉冲依次相差2π/3；同一相的上下桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来便利；当α=O时，输出电压一周期内的波形是六线电压的包络线。因此，输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，是三相半波电路的1倍，脉动减小，每个脉动波形相同，因此该电路也可称为6脉动整流电路。因此，输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，每个脉动波形相同，因此该电路也可称为6脉动整流电路。同样，三相半波整流电路称为三脉动整流电路。α>0时，波形出现缺口α增加角度，增加间隙，降低平均输出电压。当α=2π/3时，输出电压为零，因此电阻负载，α移相范围为O～2π／3；当O≤α≤π/3时，电流连续，每个晶闸管导通2π／3；当π／3≤α≤2π/3时，电流断续，晶闸管导通小于2π／3。当α=π/3是电阻负载电流连续断续的分界点。 2．3.3 阻感负载时的波形分析 三相桥式全控整流电路主要用于向电阻负载和反电势电阻负载（即直流电机传动）供电。以下主要分析了电阻负载，因为电阻负载与电阻负载基本相同。 当α≤60度时，波形连续，电路的工作状态与带电阻负载非常相似，晶闸管的通断、输出整流电压波形、晶闸管承受的电压波形相同。不同之处在于，当负载不同时，在负载上增加相同的整流输出电压，得到负载电流 id 电阻负载时波形不同 波形与 id 波形形状相同。当电感受到负载时，由于电感的作用，负载电流波形变直。当电感足够大时，负载电流的波形可以类似于水平线。图2-2和图2-3分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负荷α=0度和α=30度的波形。 除了图2-2中的波形和id除波形外，晶闸管还被给出VT1电流 iVT1 波形可与带电阻负载时的情况进行比较。从波形图可以看出，晶闸管VT1导通段，iVT由负载电流引起的波形 id 波形决定，和波