三相桥式全控整流电路的设计与仿真.docx

▲門理/弟俛XIAMEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY题目:三相桥式全控整流电路年级专业级:12 电气工程与自动化 2 班姓名： 学号: 指导教师： 电气工程与自动化学院1.1 主电路原理分析晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、 b、c 三相电源相接的 3个晶闸管分别为 VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与 a、b、c 三相电 源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2编号如图示，晶闸管的导通顺序为VT1 — VT2－VT3－VT4－VT5－VT6其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路， 因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶 闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于n /3的宽脉冲宽脉冲触发要 求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔n /3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组 Tl, T3, T5 的脉冲依次相差 2n /3；同 一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4, VT3和VT6, VT5和VT2的脉冲相差n , 给分析带来了方便；当a =0时，输出电压Ud 一周期内的波形是6个线电压的包络 线。

所以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1倍，脉动 减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路同理，三 相半波整流电路称为3脉动整流电路a >0时，Ud的波形出现缺口，随着a角的 增大，缺口增大，输出电压平均值降低当a =2n /3时，输出电压为零，所以电 阻性负载时，a的移相范围是0〜2n / 3；当OWa Wn / 3时，电流连续，每个 晶闸管导通2n /3；当n / 3Wa W2n / 3时，电流断续，个晶闸管导通小于2n /323a =n /3是电阻性负载电流连续和断续的分界点2．1 仿真模型（1） 首先建立一个仿真的新文件（2） 提取电路与器件模块，组成上述电路的主要元件有三相交流电源，晶闸管、 RLC 负载等表 2-1 三相整流电路模型主要元器件元器件名称提取元器件路径交流电源Electrical source/AC voltage source三相电压-电流测量单元Measurements/Three-phaseVT measurement三相晶闸管整流器Extra library/three-phase library/6-pulse thyristor bridgeRLC负载Elements/series RLC bridge6脉冲发生器Extralibrary/controlblocks/synchronized6-pulseg enerator触发角设定Simulink/sources/constans3）将器件建立系统模型图如下根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用 Simulink 内的模块建立仿真模型如 图2所示，设置三个交流电压源Va, Vb, Vc相位角依次相差120。

得到整流桥的 三相电源用 6 个 Thyristor 构成整流桥，实现交流电压到直流电压的转换6 个 PULSE generator产生整流桥的触发脉冲，且从上到下分别给1〜6号晶闸管触发脉 冲e Edit View Display Diagram Simulation Analysis Code Tools HelpPH噩◎▼冒▼电® Q 巴◎ ▼ 0 08 〔Normal^ti tied. i untitled~■D==Current Measurementpaw erg uiPulseGenerator 1TContinuousAC Voltsge SAO(MdVoltBge Meesirement皿«

3） 6脉冲发生器设置：频率为50Hz，脉冲宽度取25,取双脉冲触发方式4） 触发角设置：可以根据需要将 alph 设置为 30°、60°、90°5） 负载可以根据需要设成纯电阻、纯电感、阻感等，本次仿真中为电阻负载 R=10Q，阻感负载 R=10Q , L=3H 2.3 正常情况仿真结果及波形分析设置仿真时间0.08s启动仿真，根据三相桥式全控整流电路的原理图，对不 同的触发角a会影响输出电压进行仿真从以下仿真波形图可知改变不同的控制 角，输出电压在发生不同的变化1、阻性负载时，仿真结果对波形的变化分析如下：（1） a =30° 时图晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、输出电流、电压波形（2） a =60° 时图晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、输出电流、电压波形a =60°时相比a =30°时输出电压、电流，三相电流及晶闸管VT1的电压电流的幅值明显减小，这是因为它们的幅值大小与cos a的大小成正比所以所得波形 与理论相符合3) a =90° 时图晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、输出电流、电压波形a =90°时相比a =30°、60°时输出电压、电流，三相电流及晶闸管VT1的 电压电流的幅值明显减小，基本趋向于零。

所得波形与理论相符合4） a =120° 时|S © 5- |E2S^ | Bi-%Time offset: 0o2015/5/12电I流（「vTd、jMBIMVMH2、阻感性负载时，仿真结果对波形的变化分析如下:（1） a =30° 时图晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、输出电流、电压波形图晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、输出电流、电压波形(2) a =90° 时从以上仿真波形图可知改变不同的控制角，晶闸管VT1的电流VTi和电压VTu、 输出电压、电流随之减小，直至a =90°时基本为零由于电感的存在，电流的波形 基本趋于平直化从仿真波形上看稍微有所波动，不过最终会趋向于零或是在零附 近很小的范围内波动所以，仿真结果基本正确3.VT1坏的时候即VT1输入电压为0时仿真结果及波形分析设置仿真时间0.08s启动仿真，根据三相桥式全控整流电路的原理图，对不 同的触发角 a 会影响输出电压进行仿真从以下仿真波形图可知改变不同的控制角，输出电压在发生不同的变化1、阻性负载时，仿真结果对波形的变化分析如下:（1） a =30° 时图 晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、VT3的电流（VT3）、电压（VTu3）、输出电流、电 压波形©（2） a =60。

时I scopej @ I愆＞0■国I因毎 矗I 61 ■卞图晶闸管VT1的电流（VT1））电压（VT1））VT3的电流（VT3））电压（VTu3））输出电流、电 压波形(3) a =90° 时呂© I叵］®纠已用馬曰£卞Time offset: 0④0 £图晶闸管;VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、VT3的电流（VT3）、电压（VTu3）、输出电流、电压波形(4)a =120° 时图 晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、VT3的电流（VT3）、电压（VTu3）、输出电流、电 压波形2、阻感性负载时，仿真结果对波形的变化分析如下：（1）当a分别等于30°、60°、90°时，输出电压及电流的波形的仿真结果如 下图所示：（1） a =30° 时图 晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、VT3的电流（VT3）、电压（VTu3）、输出电流、电 压波形(2) a =60时2时耳创坨图 晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、VT3的电流（VT3）、电压（VTu3）、输出电流、电 压波形|006—WlflKl 0* & Q整烯(3)a =90° 时图 晶闸管VT1的电流（VT1）、电压（VT1）、VT3的电流（VT3）、电压（VTu3）、输出电流、电 压波形4探究触发角a与输出电压U2的特性曲线关系4.1通过测试a的大小与对应的输出电压U2如下表a30405060708090100110120阻性 负载141.6125.1104.781.0957.7737.6412.845.6811.3610.1071阻感 性负 载141.6125.1104.781.0857.6837.5612.84.2触发角a与输出电压U2的特性曲线图像1)阻性负载15010050plM la,.60lr=E码&运國田◎盹 Simulink布局二:題^径 库 ▼ 師 Parallel ▼SIMULINK文件(B I编辑㈢查看(Y)插入(D 工MCD 奠面⑪©Q(W)帮助(H) □曰競蓉国哽"・||3|日因|■回戈ra反擁疑导入，/打題 邂工作区总清除工作区▼返清除命令▼(2)阻感性负载Q Flffurr 1|>| MATLAB» x=[30 40 50 60 70 80 90 100 110 120];>> 尸[141.6 125. 1 104. 7 81.09 57. 77 37. 64 12.84 5.681 1.361 0. 1071]:» plot 仗，y,' *R')» hold on:匹3丄亠込沪2*V □砂駐■ « IW AwlH 骨Administrator ► Desktop命令行窗口» plot (x, y)| Kgl BliV-i BiA旧 IlliTi dBi£fi 3E□牺 吃 EFT J z. b 、-、,£：；€>* 止、Q J 国■口■匸■ Use*5 iWmlnlfiHior ■ Owumepw ■ MfiiUUS ■A^FrH 匚蜃 mtTlhd_^*1_r。