华东交通大学理工学院
Institute of Technology.
East China Jiaotong University
课程（论文）
题目基于MATLAB的三相整流电路的设计
分院：电信分院
专业：电气工程及其自动化
班级：12电力1班
学号：20120210470119
学生姓名：李劲
指导教师：李房云
起讫日期：2015年11月29日
摘要
本文设计了运用了MATLAB对三相整流电路的仿真，整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路，它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛的应用。本文基于三相整流电路的原理，对不同控制角度下的三相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、以及电机调速电路在不同的条件下进行了一定的仿真模拟。
关键词：MATLAB；整流；仿真
Abstract
This article is designed on the three-phase circuit simulation by using the MATLAB,the rectifier circuit is used to convert DC to AC power circuit, for the DC Motor Speed-governing, generator excitation adjustment, electrolysis, electro planting and other fields. This article is based on the principle of three-phase rectifier circuit, under different control angle all three-phase controlled rectifier circuit, rectifier inverter circuit, and motor speed control circuit under the different conditions in a certain simulation .
Keywords:MATLAB; Rectifier; Simulation
目录
摘要.................................................................... I Abstract............................................................................................................错误！未定义书签。目录.. (1)
1 绪论 (2)
1.1 问题的提出 (2)
1.2 研究现状 ..................................................................................................................... - 2 -
2 三相全控整流电路的设计....................................................................... 错误！未定义书签。
2.1 三相全控整流电路的原理 (5)
2.2 三相全控整流电路的建模 ............................................................... 错误！未定义书签。
2.3 仿真波形 (6)
2.4 电路仿真结果分析 (7)
3 三相桥式整流电路的直流电机的仿真 (8)
3.1 触发角的理论分析及平波电抗器设置与仿真对比 (8)
3.1.1触发角的理论分析 (8)
3.1.2平波电抗器的计算 (8)
3.2仿真参数设置及仿真结果 (9)
4 三相桥式半控整流电路分析 (11)
4.1当α为不同值时电路输出电压ud的波形特点 (11)
4.2计算三相桥式半控整流电路（电阻性负载）输出平均电压Ud (11)
4.3 电路仿真 (12)
4.3.1运行Simulink (12)
4.3.2模型仿真及结果 (13)
总结 (16)
参考文献 (17)
1 绪论
1.1 问题的提出
电力电子技术是电气工程及其他相关专业的重要专业基础课．该课程通过分析各类电力电子器件的导通、关断情况来理解整流、逆变、调压等典型电路的工作原理，是一门实践性很强的课程。
整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要的也是应用的最为广泛的电路，不仅应用于一般工业，也广泛的应用于交流运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义。通过查阅可控整流电路控制、驱动等相关资料，对相关主电路和驱动电路的分析研究，可以对电力电子器件的应用、驱动和保护有一个更深刻的认识，同时为今后的学习和工作打下良好的基础。
整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
计算机仿真是通过对被研究的对象建立数学模型来进行仿真研究的。随着计算技术的日趋发展和完善，无论描述研究对象的数学模型多么复杂庞大，只要其具有正确性，则仿真结果总是安全可靠的，这是诸如实物试验等其它的研究方法所无法比拟的。一般来说，仿真时首先建立应用系统的仿真模型，然后即可利用计算机去求解，故而其具有简单、快捷、经济等特点。另外，仿真资源还具有可重复利用的巨大优势，在针对不同的系统进行仿真时，有时甚至只需更改个别参数或个别环节。因而计算机仿真技术如今已广泛应用于各个领域。鉴于计算机仿真技术在科研实践中具有如此巨大的优越性，把该项技术引入到三相桥式整流电路中，不仅有利于简化研制过程、优化系统参数、缩短研制周期，还有利于降低设计者的劳动强度，因而具有重大的实践意义。
MATLAB,是由Mathworks公司推出,其中的Power System Blockset(PSB)含有在一定使用条件下的元件模型,包括电力系统网络元件、电机、电力电子器件、控制和测量环节以及三相元件库等,再借助于其它模块库或工具箱,在Simulink环境下,可以进行电力系统的仿真计算,可以实现复杂的控制方法仿真,同时可以观察仿真的执行过程。仿真结果在仿真结束时利用变量存储在MATLAB的工作空间中。
在电气工程类专业教学中应用Matlab仿真软件是非常有必要的，通过Matlab/Simulink更能系统地让学生掌握控制系统设计思想的演化过程以及电气工程学科专业知识，从而提高学生分析和解决实际问题的能力，进一步培养学生的科研能力。
1.2 研究现状
MATLAB是一种集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等于一体的高级语言，为广大科技工作者提供了一个简便、实用的工具。MATLAB提供的SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。SIMULINK为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，在SIMULINK环境下，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地“画”
出系统模型，就像用笔和纸来画画一样，一行代码也不用编写，然后直接进行电路的仿真，监控仿真过程，分析仿真结果。因此它与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。
KS公司的另一重要的伴随产品SIMULINK。SIMULINK是用来对真实世界的动力学系统建模、模拟和分析的软件。SIMULINK提供了基于MATLAB核心的数值、图形、编程功能的一个块状图界面，通过块与块的联线和属性设置，用户很容易构建出符合特定要求的模型，并对模型进行分析和模拟。
近年来，计算机仿真技术在电路分析设计中得到广泛应用，采用该技术可以迅速得到实际方案的模拟结果，从而对其进行评估，优化元器件参数，缩短周期，降低成本。此外，还减小了使用昂贵的功率器件进行探测性MATLAB既是一种直观、高效的计算机语言,同时又是一个科学计算平台。它为数据分析和数据可视化、算法和应用程序开发提供了最核心的数学和高级图形工具。根据它提供的500多个数学和工程函数，工程技术人员和科学工作者可以在它的集成环境中交互或编程以完成各自的计算。
谈到MATLAB，就不能不涉及MathWor试验的风险，所以在三相桥式整流时采用仿真技术有很大的优越性。
本课题研究的主要切入点在于能够对确定的电路中各个器件的参数进行合理的选择，并建立适当的模型，使仿真结果符合实际，尽可能地满足客观要求。
2.三相全控整流电路的设计
2.1 三相全控整流电路的原理
应用最为广泛的三相全控整流电路如图1 所示， 共阴极组—阴极连接在一起的3 个晶闸管编号为VT1、VT3、VT5， 共阳极组—阳极连接在一起的3个晶闸管编号为VT4、VT6、VT2。当控制角α=0°时，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1 个晶闸管处于导通状态， 且不能为同1 相器件。对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°。同一相的上下两个桥臂， 即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180°。从相电压波形看， 共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线； 共阳极组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1－ud2是两者的差值，为线电压在正半
周的包络线直接从线电压波形看，ud 为线电压中最大的一个， 因此ud 波形为线电压的包络线。α=0°时的波形如图2 所示。
图1 三相桥式全控整流电路原理图
图2 三相桥式全控整流电路带电阻负载α=0°时的波形
ud 负载VT1VT2VT3VT4VT5VT6d1
d2
a b
c id
n T
ia
2.2 三相全控整流电路的建模
根据三相全控整流电路的电路图，在同步的6脉冲发生器的RLC 负载下，搭建了三相全控电路的仿真图，如图3 所示。此电路脉冲采用同步的6 脉冲发生器宽脉冲触发。6 个晶闸管的触发脉冲要互差60°，移相控制角设置为30°（仿真时可以灵活设置控制角），使能端口的阶跃函数模块Step 初始值为1，在0.04 ／ 6s 后变为0，6 脉冲发生器模块设置频率为50Hz，脉宽为90°，选择ode23tb 算法，设置仿真结束时间为0.06s。主电路上的三相电源线电压有效值设置为 220姨3 ，频率为 50Hz，初相角为 0°。
图3 同步6 脉冲发生器下的仿真电路
仿真电路中最主要的模块三相桥电路用了SimpowerSystems 库提供的Universal Bridge 模块，该模块用的是晶闸管开关，参数设置如图4 所示。
图4 Universal Bridge 模块参数对话框
桥臂个数选3，缓冲电阻值设为1e5，缓冲电容值设为inf，即设置缓冲电路为纯电阻性电路。电力电子开关选择晶闸管（Thysisters），内部电阻用默认的1e-3Ω，内部电感为0，正向电压为0，测量参数为None，即不测量任何参数。
2.3 仿真波形
三相全控桥式整流电路的负载一般都有较大电感，能确保电流连续，每个晶闸管的导电角总是120°。设置串联RLC 负载参数，电阻R=20Ω，电感L=0.01H，开始仿真，得到整流器的电流波形、输出电压波形和电压平均值，如图 5 所示。进一步增大电感值，设置电感L=0.1H，再仿真，得到整流器的电流波形、输出电压波形和电压平均值，如图6 所示。对比电流波形可见，电感值增大使得负载电流变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形变得近似为一条水平线，体现了电感的平波作用。
图5 电感性负载下的仿真波形
图6 电感值增大时的仿真波形
在图5 的基础上进一步减小电感值，直到设置电感L=0H，此时变成纯阻性负载，仿真得到整流器的电流波形、输出电压波形和电压平均值如图7 所示。从图7 可见电流波形与电压波形一致。
图7 纯电阻性负载下的仿真波形
2.4 电路仿真结果分析
加到负载上的电压依次为
当控制角α≤60°时，整流输出电压：
电源相电压US为220V，控制角α为30°，代入（2）式中，可以求出计算值Ud=445V。从仿真波形观测到的整流电压平均值与计算值相一致，验证了仿真的正确性。
3 三相桥式整流电路的直流电机的仿真
3.1 触发角的理论分析及平波电抗器设置与仿真对比
3.1.1触发角的理论分析
采用三相桥式整流电路来控制直流电机工作，并控制晶闸管导通角对输出的电压根据负载的需要进行有效调节，同时利用线电压进行换相关断。电力电子中晶闸管的触发问题是关键技术。图1 所示为三相桥式整流电路载电机负等效原理图。
在整流电路中，对晶闸管按scr1～scr6 的顺序依次循环触发导通，6 个晶闸管的触发脉冲要依次相差60°。晶闸管触发的方式有两种：一种是每个晶闸管的触发脉冲要延续超过1/6 个周期，即宽脉冲以保证与下桥的一个晶闸管同时导
通来构成回路；另一种是采用双脉冲触发，
即给晶闸管一个窄脉冲，经过60°后补发
一次。虽然双脉冲触发电路比较复杂，但
由于宽脉冲触发的脉冲次数少了一半，为
了不使脉冲变压器饱和，需要将其铁芯体
积做大一半，因而漏感损耗较大、成本较
高，故本文采用双脉冲触发。桥式整流电
路晶闸管左右相邻互差120°，上下相差
180°，所以，晶闸管的最大导通角是
120°。
图1 三相桥式电路原理图
3.1.2平波电抗器的计算
将直流电机看成是一个具有内阻和电感且电枢旋转时产生感应反电动势的等效负载，为避免电机带动轻载时出现的负载电流断续的情况，本文采用加平波电抗器的方法来保证负载电流的持续平稳脉动。首先介绍一下平波电抗器的参数的计算过程，三相桥式整流电路带阻感负载情况下的输出电压平均值为：
Ud=2.34U2cosα（1）
因此，在此情况下可得到负载电流为：
其中,E=Ceφn
在式(2)中，φ为每极的总磁通量；Ce 为电动势常数。根据在导通角为120°的情况下，整流输出的直流电压平均值等于一个周期中L、R 压降的各个平均值与E 之和。又由于一个周期内电感的平均电压为零，所以根据KCL 定律可得：
电路平衡方程为：
将以上几式整合可得电流临界连续时的电流iD。因为在动态方程中必然会有电感的作用，从而得到临界平均值为：
从而得出结论：临界时的平均电流与晶闸管的触发角和电感L 值的大小有关。因此，IDmin>ID。最后，经计算可得，三相全桥整流时为了保证负载电流连续，平波电抗器
应满足L≥1.2×10- 3U2ID的条件；同时，应该注意，在仿真电路中，为满足仿真参数在理想情况下运行，将其平波电抗值放大到2 倍左右。仿真电路图如图2 所示。
（a）（b）
图2 电抗器对整流后电流的影响仿真图
由图2 可以得出结论，加平波电抗器后，无论负载是在重载还是在轻载的情况下，输出电流都是连续且平滑的。同时也说明，平波电抗器有抑制谐波的作用。
3.2 仿真参数设置及仿真结果
仿真电路参数如表1 所示。
根据表1 所示的参数，搭建仿真电路图，如图3所示。从图3(b)可看出，转子电流变化较明显的时间，即串电阻的投切时间。图3(a)表明，转子转速增加较平稳，带负载
稳定到额定转速用时较少。
(a) (b)
图3 转速(rad/s)、转子电流仿真图
4 三相桥式半控整流电路分析
4.1 当α为不同值时电路输出电压ud 的波形特点
根据电力电子技术原理：
（1）当ωt=30°即控制角α=0°时，正是三相整流电路的自然换相点，三相半控桥 式整流电路的输出电压Ud 的波形与三相桥式全控电路在α=0°时的输出电压波形 一样，ud 为最大，其值为2.34U2；
（2）当α≦60°时，负载R 上得到的ud 是三个间隔波头完整而三个波头却缺角的脉 动波形；
（3）当 α=60°时，ud 是三个间隔波头完整而波形正好连续的脉动波形；
（4）当60°﹤α﹤180°时，输出电压ud 波形出现断续。
4.2 计算三相桥式半控整流电路（电阻性负载）输出平均电压Ud 根据电力电子技术原理：当0°﹤α﹤60°时， 21
32222/3 3332sin()32sin()()3U U t U t d t ππαπππαπωωω++??=+-????
??d （1-1） 启动MATLAB 的操作界面，MATLAB 操作界面是用户和MATLAB 进行那个交互的集成平台，在命令窗口（Command Window ）中输入MATLAB 符号运算程序，计算整流输出平均电压
>> syms U2 Ud alpha omega t;
>> T=1/50;omega=100*pi;
>> u1=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t);
>> Ud1=3/(2*pi/omega)*int(u1,t,(pi/3+alpha)/omega,(2*pi/3)/omega);
>> u2=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t-pi/3);
>> Ud2=3/(2*pi/omega)*int(u2,t,(2*pi/3)/omega,(alpha+pi)/omega);
>> Ud=Ud1+Ud2;Ud=expand(Ud);Ud=factor(Ud);Ud=vpa(Ud,4)
程序运行结果为
>> Ud =1.169*U2*(1.+cos(alpha))
当60°﹤α﹤180°时，有
()t td n si U U ωωππα?=2233
/21d (1-2) >> syms U2 Ud alpha omega t;
>> T=1/50;omega=100*pi;
>> u1=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t);
>> Ud=3/(2*pi/omega)*int(u1,t,alpha/omega,pi/omega);
>> Ud=expand(Ud);Ud=factor(Ud);
>> Ud=vpa(Ud,)
>> Ud=vpa(Ud,4)
程序运行结果为
>>Ud =1.169*U2*(1.+cos(alpha))
由上可见，在带电阻性负载时，三相桥式半控整流电路输出平均电压为
()
U =1.169U1+cos α（00≤α≤1800）（1-3）
d2
4.3 电路仿真
4.3.1运行Simulink
单击MATLAB工具条上的Simulink图标，出现Simulink模块库浏览器，单击工具条左边建立新模型的快捷方式，则显示新建模型窗口，在模型窗口中可通过选择模块库中的仿真模块，建立三相桥式半控整流电路的MATLAB仿真模型如图1所示
图1 三相桥式半控整流电路的仿真模型s9027.mdl
对于复杂、大型系统的模型，为了减少功能模块得到个数，简化图形，使控制系统仿真模型的结构清晰，上下层次分明，互相关系明确，而方便大型复杂系统的仿真，把能够实现某些功能的相关模块组合在一起，构成一个新的功能模块，称为子系统。
本设计中就采用了子系统创建系统模型的设计方式。如下图2和3所示。就是三相桥式半控整流电路仿真模型中的两个子系统。
图2 仿真模型s9027.mdl的Subsystem（子系统1）
图3 仿真模型s9027.mdl的Subsystem1（子系统2）
4.3.2 模型仿真及结果
对三相桥式半控整流电路s9027.mdl仿真，其仿真选取了四个波形如图所示。
图中自上而下的第一个波形分别为iT1、iT2、 iT3即流过晶闸管Th1、Th2、Th3的电流；第二波形为晶闸管Th1、Th2、Th3的端电压；第三波性为流经负载的电流id；第四波形为整流输出电压ud。
接电阻性负载时，其控制角α=0°
图4 电阻性负载时，其控制角α=0°其控制角α=60°时
图5 电阻性负载时，其控制角α=60°接电感性负载时（未接续流管）
图6 电感性负载时，其控制角α=0°
接电感性负载时（接续流管）
图7 电感性负载时，其控制角α=0°
有图可见，由于电阻负载所以流经的电流id与整流输出电压ud的波形完全相同；其次，流经晶闸管Th1、Th2、Th3的电流与流经负载的电流id对应时间内的波形也完全相同；还有整流输出电压Ud仿真波形与理论分析的波形有区别。
有图6与图7的比较可看出，大电感时，加续流管可很好的防止电路的失控问题。
加平波电抗器会使三相半控桥整流电路与带反电动势负载连接时要串联平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间是输出电压波形更加平缓。
结语
通过这次设计，我对三相整流电路的知识有了进一步的学习。经过查阅有关方面的书籍，获得了许多专业方面的资料，拓展了视野；通过设计电路，提高了理论水平的同时,增加了我实际动手的能力。在设计的过程中，遇到很多困难和问题,这时候我没有放弃,而是面对困难冷静思考认真分析,不明白的地方即时向同学请教,坚决抵触一知半解,做到对每一步都有自己的特有认知.这次的毕业设计让我懂得了坚强,越有困难越要有进取精神，最后在老师的细心指导，同学的帮助下，一一克服了这些困难,使得这次设计的圆满完成。所以在这里我要感谢在我写作过程中对我细心指导的老师们，及对我帮助的同学们，是你们的支持才使我有了信心。这篇论文的完成，是我们大家齐心协力合作的结果。
这次的毕业设计很好的锻炼了我理论结合实际的能力，无论是对专业软件的应用还是办公软件的运用都有了一定得提高,遇到困难要有不能退缩，一定攻克的进取心，要不断的去学习,向别人请教,这样才能做到更好。对于马上就要走出校门我以后工作会更有信心，这会使我受益终生。
参考文献
［1］徐以荣，冷增祥．电力电子学基础[M]．南京：东南大学出版社，2003，205-213 ［2］张青云．电力电子器件的应用及发展[J]．现代电子技术，2002，5（1）：37-38 ［3］王兆安，黄俊主编．电力电子技术[M]．北京：机械工业出版社，2000，55-58 ［4］赵良炳．现代电力电子技术基础[M]．北京：清华大学出版社，2003，122-130 ［5］李传琦．电力电子技术计算机仿真实验[M]．北京：电子工业出版社，2007
1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从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。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
实验六 三相电路仿真实验 一、实验目的 1、 熟练运用Multisim 正确连接电路，对不同联接情况进行仿真； 2、 对称负载和非对称负载电压电流的测量，并能根据测量数据进行分析总结； 3、 加深对三相四线制供电系统中性线作用的理解。 4、 掌握示波器的连接及仿真使用方法。 5、 进一步提高分析、判断和查找故障的能力。 二、实验仪器 1．PC 机一台 2．Multisim 软件开发系统一套 三、实验要求 1．绘制出三相交流电源的连接及波形观察 ２.学习示波器的使用及设置。 3．仿真分析三相电路的相关内容。 ４.掌握三瓦法测试及二瓦法测试方法 四、原理与说明 1、负载应作星形联接时，三相负载的额定电压等于电源的相电压。这种联接方式的 特点是三相负载的末端连在一起，而始端分别接到电源的三根相线上。 2、负载应作三角形联接时，三相负载的额定电压等于电源的线电压。这种联接方式的特点是三相负载的始端和末端依次联接，然后将三个联接点分别接至电源的三根相线上。 3、电流、电压的“线量”与“相量”关系 测量电流与电压的线量与相量关系，是在对称负载的条件下进行的。画仿真图时要注意。 负载对称星形联接时，线量与相量的关系为： （1） P L U U 3= （2）P L I I = 负载对称三角形联接时，线量与相量的关系为： （1）P L U U = （2）P L I I 3= 4、星形联接时中性线的作用 三相四线制负载对称时中性线上无电流，不对称时中性线上有电流。中性线的作用是
能将三相电源及负载变成三个独立回路，保证在负载不对称时仍能获得对称的相电压。 如果中性线断开，这时线电压仍然对称，但每相负载原先所承受的对称相电压被破坏，各相负载承受的相电压高低不一，有的可能会造成欠压，有的可能会过载。 五、实验内容及参考实验步骤 （一）、建立三相测试电路如下： V1 220 V 50 Hz 0Deg V2 220 V 50 Hz 120Deg V3 220 V 50 Hz 240Deg X3 220 V X4 220 V J2 Key = B J1 Key = A 4 3 X1 220 V X2 220 V 2 6 N N' U V W J3 Key = C 1 5 图1 三相负载星形联接实验电路图 1．接入示波器：测量ABC三相电压波形。并在下表中绘出图形。 Timebase：_________/DIV 三相电压相位差：φ=__________。 （二）、三相对称星形负载的电压、电流测量 （1）使用Multisim软件绘制电路图1，图中相电压有效值为220V。 （2）正确接入电压表和电流表，J1打开，J2 、J3闭合，测量对称星形负载在三相四线制（有中性线）时各线电压、相电压、相（线）电流和中性线电流、中性点位移电压。记入表1中。
第一章绪言 1.1设计背景 目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。 随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。 此次课程设计要求设计晶闸管三相桥式可控整流电路，与三相半波整流电路相比，三相桥式整流电路的电源利用率更高，应用更为广泛。 1.2 设计任务 《晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真》 一、设计内容及技术要求： 计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点，已经广泛应用于电力电子电路（或系统）的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物试制和调试相互补充，最大限度地降低设计成本，缩短系统研制周期。可以说，电路的计算机仿真技术大大加速了电路的设计和试验过程。通过本次仿真，学生可以初步认识电力电子计算机仿真的优
基于Matlab/Simulink 的BOOST电路仿真 姓名： 学号： 班级： 时间：2010年12月7日
1引言 BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。 图1BOO ST 电路的结构 2电路的工作状态 BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。 (a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断) (c) 开关状态3 (电感电流为零) 图2BOO ST 电路的工作状态
3matlab仿真分析 matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示,其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。 图3BOO ST 电路的PSp ice 模型 3.1电路工作原理 在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为: （3-1） 式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。
实验六三相电路仿真实验 一、实验目得 1、熟练运用Multisim正确连接电路,对不同联接情况进行仿真; 2、对称负载与非对称负载电压电流得测量,并能根据测量数据进行分析总结; 3、加深对三相四线制供电系统中性线作用得理解。 4、掌握示波器得连接及仿真使用方法。 5、进一步提高分析、判断与查找故障得能力。 二、实验仪器 1.PC机一台 2.Multisim软件开发系统一套 三、实验要求 1.绘制出三相交流电源得连接及波形观察 ２、学习示波器得使用及设置。 3.仿真分析三相电路得相关内容。 ４、掌握三瓦法测试及二瓦法测试方法 四、原理与说明 1、负载应作星形联接时,三相负载得额定电压等于电源得相电压。这种联接方式得特点就是三相负载得末端连在一起,而始端分别接到电源得三根相线上。 2、负载应作三角形联接时,三相负载得额定电压等于电源得线电压。这种联接方式得特点就是三相负载得始端与末端依次联接,然后将三个联接点分别接至电源得三根相线上。 3、电流、电压得“线量”与“相量”关系 测量电流与电压得线量与相量关系,就是在对称负载得条件下进行得。画仿真图时要注意。 负载对称星形联接时,线量与相量得关系为: (1) (2) 负载对称三角形联接时,线量与相量得关系为: (1) (2) 4、星形联接时中性线得作用 三相四线制负载对称时中性线上无电流,不对称时中性线上有电流。中性线得作用就是能将三相电源及负载变成三个独立回路,保证在负载不对称时仍能获得对称得相电压。 如果中性线断开,这时线电压仍然对称,但每相负载原先所承受得对称相电压被破坏,各
相负载承受得相电压高低不一,有得可能会造成欠压,有得可能会过载。 五、实验内容及参考实验步骤 (一)、建立三相测试电路如下: V1 220 V 50 Hz 0Deg V2 220 V 50 Hz 120Deg V3 220 V 50 Hz 240Deg X3 220 V X4 220 V J2 Key = B J1 Key = A 4 3 X1 220 V X2 220 V 2 6 N N' U V W J3 Key = C 1 5 图1 三相负载星形联接实验电路图 1.接入示波器:测量ABC三相电压波形。并在下表中绘出图形。 Timebase:_________/DIV 三相电压相位差:φ=__________。 (二)、三相对称星形负载得电压、电流测量 (1)使用Multisim软件绘制电路图1,图中相电压有效值为220V。 (2)正确接入电压表与电流表,J1打开,J2 、J3闭合,测量对称星形负载在三相四线制(有中性线)时各线电压、相电压、相(线)电流与中性线电流、中性点位移电压。记入表1中。 (3)打开开关J2,测量对称星形负载在三相三线制(无中性线)时电压、相电压、相(线)电流、中性线电流与中性点位移电压,记入表1中。 项目 分类 线电压/V 相电压/V 线电流/A I N’N/A U N’N/V U UV U VW U WU U UN U VN U WN I U I V I W
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 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π／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T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／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π，给分析带来了方便；当α=O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l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。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2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。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
目录 第1章概述 (2) 第2章方案确定 (3) 2.1原始数据 (3) 2.2设计任务 (3) 2.3设计要求 (3) 2.4方案分析 (3) 2.5方案选择 (4) 第3章电路设计 (5) 3.1主电路 (5) 3.2触发电路 (9) 3.3保护电路 (10) 3.4控制电路 (13) 第4章主电路元件计算及选择 (14) 4.1变压器参数计算 (14) 4.2电力电子器件电压、电流等定额计算 (15) 4.3平波电抗器电感值的计算 (16) 4.4电容滤波的电容计算 (16) 第5章设计总结与体会 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)
第1章概述 目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。
三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故 障分析 摘要：设计一种以三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析。以三相桥式全控整流电路为分析对象，利用Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems仿真采集功率器件在开路时的各种波形，根据输出波形分析整流器件发生故障的种类，判断故障发生类型，确定发生故障的晶闸管，实现进一步故障诊断。运用matlab中的电气系统库可以快速完成对三相整流电路故障仿真，通过分析可以对故障类型给予初步判断，对电力电子设备的开发、运用以及维修有极大的现实意义。 关键词：Matlab；三相整流桥；电力电子故障 Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier Zhang lu-xia College of Physics& Electronic Information Electrical Engineering &Automation No: 060544076 Tutor: Wu yan Abstract: the article introduces a design of Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier. using the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit for analysis, the output waveform in each kind of fault can be simulated through the circuit with the SimPower Systems under the Matlab/Simulink surroundings, for sure the SCR of having troubles in order to fulfill further trouble diagnoses. it can finish Matlab Simulation ahout electrical system1quickly and fulfill further trouble diagnoses. it will play an important role in the field of electric power & electron on equipment exploration and maintenance.. key words: Matlab; three-phase rectifier bridge; power electronics trouble 目录 1 引言 (2)
华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiaotong University 课程（论文） 题目基于MATLAB的三相整流电路的设计 分院：电信分院 专业：电气工程及其自动化 班级：12电力1班 学号：20120210470119 学生姓名：李劲 指导教师：李房云 起讫日期：2015年11月29日
摘要 本文设计了运用了MATLAB对三相整流电路的仿真，整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路，它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛的应用。本文基于三相整流电路的原理，对不同控制角度下的三相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、以及电机调速电路在不同的条件下进行了一定的仿真模拟。 关键词：MATLAB；整流；仿真
Abstract This article is designed on the three-phase circuit simulation by using the MATLAB,the rectifier circuit is used to convert DC to AC power circuit, for the DC Motor Speed-governing, generator excitation adjustment, electrolysis, electro planting and other fields. This article is based on the principle of three-phase rectifier circuit, under different control angle all three-phase controlled rectifier circuit, rectifier inverter circuit, and motor speed control circuit under the different conditions in a certain simulation . Keywords:MATLAB; Rectifier; Simulation
三相全控桥式整流电路仿真实验 学院：交通院 专业:交通设备与控制工程 班级：1402 姓名：刘喜文 学号：1109140206 日期：2017.4.25 一、实验目的 (1) 加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理； (2) 了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。 (3) 了解三相桥式全控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。 (4) 掌握SIMULINK模型库的调用，构成电力电子系统并利用MATLAB 对系统进行仿真。 二、实验说明 本实验利用MATLAB软件对电力电子系统进行仿真实验。我们是现场在实验室里建立好模型，然后仿真好，截图。中间只有两天就要交报告，所以时间上还是非常紧的。 MATLAB/SIMULINK/Power System Blockset模型库中包含了常用的电力电子
器件模型和整流、逆变电路模块以及相应的驱动模块，使用这些模块构建和编辑电力电子电路并仿真很方便的。 MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，它只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符，而没有考虑器件内部的细微结构，届丁系统级模型。 MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，但是器件的驱动仅仅是取决丁门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别。电力电子器件在使用时一般都并联有缓冲电路，因此，在MATLAB中电力电子器件模型中也已经并联了简单的RC申联缓冲电路，简单缓冲电路的RC值可以在参数表中设置。 三、实验原理 三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成(见下图)。6个晶闸管依次相隔60触发，将交流电整流为直流电。三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬间都有两个晶闸管 同时导通(上桥臂和下桥臂各一个)。整流变压器采用三角形/星型联结是为了 减少3的整倍数次谐波电流对电源的影响。
三相半波可控整流电路
1. 电阻负载 (1) 工作原理 三相半波可控整流电路如图1 a) 所示。为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流人电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。 假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波不可控整流电路，以下首先分析其工作情况。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相所对应的 二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压，波形如图1 d) 所示。在一个周期中，器件工作情况如下：在ωt1～ωt2期 间，α相电压最高，VD1导通，u d= u a；在ωt2～ωt3期间，b 相电压最高， VD2导通，u d= u b；在ωt3～ωt4期间，c 相电压最高，VD3导通，u d= u c。此后，在下一周期相当于ωt1的位置即ωt4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中VD1、VD2、VD3轮流导通，每管各导通120o。u d波形为三个相电压在正半周期的包络线。 在相电压的交点ωt1、ωt2、ωt3处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。对三相半波可控整流电路而言，自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α=0o，要改变触发角只能是在此基础上增大，即沿时间坐标轴向右移。若在自然换相点处触发相应的晶闸管导通，则电
路的工作情况与以上分析的二极管整流工作情况一样。由单相可控整流电路可知，各种单相可控整流电路的自然换相点是变压器二次电压u2的过零点。 当α= 0o时，变压器二次侧 a 相绕组和晶闸管VT1的电流波形如图1 e) 所示，另两相电流波形形状相同，相位依次滞后120o，可见变压器二次绕组电流有直流分量。 图1 f) 是VT1两端的电压波形，由3段组成：第1段, VT1导通期间，为一管压降，可近似为u VT1=0；第2段，在VT1关断后,，VT2导通期间，u VT1= u a－u b = u ab ,为一段线电压；第3段，在VT3导通期间，u VT1= u a－u c = u ac 为另一段线电压。即晶闸管电压由一段管压降和两段线电压组成。由图可见， α= 0o时，晶闸管承受的两段线电压均为负值，随着α增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。其他两管上的电压波形形状相同，相位依次差120o。 增大α值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应地发生变化。 图2 是α=30o时的波形。从输出电压、电流的波形可看出，这时负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120o。 如果α >30o，例如α =60o时，整流电压的波形如图3 所示，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断。此时下一相晶闸管虽承受正电压，但它的触发脉冲还未到，不会导通，因此输出电压电流均为零，直到触发脉冲出现为止。这种情况下，负载电流断续，各晶闸管导通角为90o，小于120o 若α角继续增大，整流电压将越来越小，α＝150o时，整流输出电压为零。故电阻负载时α角的移相范围为150o。 (2) 负载电压 整流电压平均值的计算分两种情况： 1) α≤30o时，负载电流连续，有 当α= 0 时，U d最大，为U d= U d0＝1.17U2. 2) α >30o时,负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有
基于matlab的电路仿真 杨泽辉51130215 %基于matlab的电路仿真 %关键词: RC电路仿真, matlab, GUI设计 % 基于matlab的电路仿真 %功能：产生根据输入波形与电路的选择产生输出波形 close all;clear;clc; %清空 figure('position',[189 89 714 485]); %创建图形窗口，坐标（189，89），宽714，高485；Na=['输入波形[请选择]|输入波形:正弦波|',... '输入波形:方形波|输入波形:脉冲波'];%波形选择名称数组； Ns={'sin','square','pulse'}; %波形选择名称数组； R=2; % default parameters: resistance 电阻值 C=2; % default parameters: capacitance电容值 f=10; % default parameters: frequency 波形频率 TAU=R*C; tff=10; % length of time ts=1/f; % sampling length sys1=tf([1],[1,1]); % systems for integral circuit %传递函数； sys2=tf([1,0],[1,1]); % systems for differential circuit a1=axes('position',[0.1,0.6,0.3,0.3]); %创建坐标轴并获得句柄； po1=uicontrol(gcf,'style','popupmenu',... %在第一个界面的上方创建一个下拉菜单'unit','normalized','position',[0.15,0.9,0.2,0.08],... %位置 'string',Na,'fontsize',12,'callback',[]); %弹出菜单上的字符为数组Na，字体大小为12， set(po1,'callback',['KK=get(po1,''Value'');if KK>1;',... 'st=char(Ns(KK-1));[U,T]=gensig(st,R*C,tff,1/f);',... 'axes(a1);plot(T,U);ylim([min(U)-0.5,max(U)+0.5]);',... 'end;']); %pol触发事件：KK获取激发位置，st为当前触发位置的字符串，即所选择的波形类型； %[U,T]，gensing,产生信号，类型为st的值，周期为R*C，持续时间为tff， %采样周期为1/f，U为所产生的信号，T为时间； %创建坐标轴al；以T为x轴，U为y轴画波形，y轴范围。。。 Ma=['电路类型[请选择]|电路类型:积分型|电路类型:微分型']; %窗口2电路类型的选择数组； a2=axes('position',[0.5,0.6,0.3,0.3]);box on; %创建坐标轴2； set(gca,'xtick',[]);set(gca,'ytick',[]); %去掉坐标轴的刻度 po2=uicontrol(gcf,'style','popupmenu',... %在第二个窗口的位置创建一个下拉菜单，同1 'unit','normalized','position',[0.55,0.9,0.2,0.08],... 'string',Ma,'fontsize',12,'callback',[]); set(po2,'callback',['KQ=get(po2,''Value'');axes(a2);',... %po2属性设置，KQ为选择的电路类型，'if KQ==1;cla;elseif KQ==2;',... %1则清除坐标轴，2画积分电路，3画微分电路 'plot(0.14+0.8i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');hold on;',... 'plot(0.14+0.2i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot(0.84+0.2i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot(0.84+0.8i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot([0.16,0.82],[0.2,0.2],''k'');',... 'plot([0.16,0.3],[0.8,0.8],''k'');',... 'plot([3,4,4,3,3]/10,[76,76,84,84,76]/100,''k'');',... 'plot([0.4,0.82],[0.8,0.8],''k'');',... 'plot([0.6,0.6],[0.8,0.53],''k'');',... 'plot([0.6,0.6],[0.2,0.48],''k'');',... 'plot([0.55,0.65],[0.53,0.53],''k'');',... 'plot([0.55,0.65],[0.48,0.48],''k'');',... 'text(0.33,0.7,''R'');',...
电力电子技术课程设计说明书 三相桥式全控整流电路 系、部：电气与信息工程系 专业：自动化
目录 第1章绪论错误!未定义书签。 1. 电子技术的发展趋势错误!未定义书签。 2. 本人的主要工作错误!未定义书签。 第2章主电路的设计及原理错误!未定义书签。 1. 总体框图错误!未定义书签。 2. 主电路的设计原理错误!未定义书签。 带电阻负载时错误!未定义书签。 阻感负载时错误!未定义书签。 3. 触发电路错误!未定义书签。 4. 保护电路错误!未定义书签。 5. 参数计算错误!未定义书签。 整流变压器的选择错误!未定义书签。 晶闸管的选择错误!未定义书签。 输出的定量分析错误!未定义书签。 第3章MATLAB的仿真错误!未定义书签。 1. MATLAB仿真软件的简介错误!未定义书签。 2. 仿真模拟图错误!未定义书签。 3. 仿真结果错误!未定义书签。 第4章结束语错误!未定义书签。 参考文献错误!未定义书签。 第1章绪论 1. 电子技术的发展趋势 当今世界能源消耗增长十分迅速。目前，在所有能源中电力能源约占40%，而电力能源中有40%是经过电力电子设备的转换才到使用者手中。预计十年后，电力能源中的80%要经过电力电子设备的转换，电力电子技术在21世纪将起到更大作用。
电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。 电力电子技术作为一门高技术学科，由于其在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用，现在已广泛的应用于传统工业(例如：电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)和高新技术产业(例如：航天、现代化通信等)。下面着重讨论电力电子技术在电力系统中的一些应用。 在高压直流输电(HVDC)方面的应用 直流输电在技术方面有许多优点：(1)不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联;(2)可以限制短路电流;(3)没有电容充电电流;(4)线路有功损耗小;(5)输送相同功率时，线路造价低;(6)调节速度快，运行可靠;(7)适宜于海下输电。随着大功率电子器件(如：可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断能力不断提高，新的大功率电力电子器件的出现和投入应用，高压直流输电设备的性能必将进一步得以改善，设备结构得以简化，从而减少换流站的占地面积、降低工程造价。 在柔性交流输电系统(FACTS)中的应用 20世纪80年代中期，美国电力科学研究院(EPRI)博士首次提出柔性交流输电技术的概念。近年来柔性交流输电技术在世界上发展迅速，已被国内外一些权威的输电工作者预测确定为“未来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的控制中心技术和综合自动化技术)之一”。现代电力电子技术、控制理论和通讯技术的发展为FACTS的发展提供了条件。采用IGBT等可关断器件组成的FACTS元件可以快速、平滑地调节系统参数，从而灵活、迅速地改变系统的潮流分布。 在电力谐波治理方面的应用 有源滤波是治理日益严重的电力系统谐波的最理想方法之一。有源滤波器的概念最早是在20世纪70年代初提出来的，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，从而实现实时补偿谐波电流的目的。随着中国电能质量治理工作的深入开展，使用以瞬时无功功率理论为理论基础的有源滤波器进行谐波治理将会有巨大的市场潜力。 在不间断电源(UPS)中的应用 UPS紧急供电系统是电力自动化系统安全可靠运行的根本保证，是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。现代UPS普遍采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,降低了电源的噪声,提高了效率和可靠性。 电力电子技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。毫无疑问，它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征，比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛，并且能与其它学科相互融合和相互发展。 2. 本人的主要工作 （1）设计一个三相桥式全控整流电路。
苏州市职业大学实验报告 系别：电子信息工程系班级：12电气3 姓名：冯海艳学号：127301301 实验名称：文氏桥选频电路的设计实现实验日期：2012年12月20日 一·实验目的 学会设计文氏桥电路 二·实验器材 计算机（装有Multisim电路仿真软件）1台 三·实验原理 当输入端加正选信号u i时，输入端电流i与u i之间的向量关系以及输入电压u o之间的关系如下 可见，文氏桥电路输出电压的大小与输入电压的大小和频率有关。当保持输入电压的大小不变而只改变输入电压的频率时，输出电压的大小随之改变。输出电压与输入电压之比F为 整理得 可见，当wRC=1/wRC 时，F取得最大值，激荡信号源的角频率wo=1/RC时，| F| =u o/u i=1/3，输出电压u o达到最大值，并且与输入电压u i同相位。文氏桥电路的幅频和相频特性曲线如图（Ａ）所示。当频率偏离f o时，|Ｆ|的数值明显下降。打不下降到最大值的０．７０７倍时，对应的频率分别是上线截止频率f h和下限截止频率f L，他们只差为通频带Ｂ即Ｂ＝f h - f L
四·操作步骤及方法 1)设计文氏电桥电路，画出电路图。 2)适当选取电阻·电容和电感的参数值，使选频电路的工作频率为1.6HZ，并串联100 欧姆的取样电阻R。 3)用Multisim对设计的电路进行仿真分析，找到谐振点FO，测量谐振时的输出电压 u o·输入电压u i。适当修该参数，是电路满足要求。 4)输入端输入仿真信号发生器产生的11V信号，改变信号频率，测量不同频率输入的 电压信号和输出电压信号的大小，降幅频特性数据填入（C）中。 5)根据表（C）所示的数据绘制幅频特性曲线，计算上限截止频率FH·下限截止频率 FL和通频带B （B） 幅频特性曲线数据 五·注意事项
图1 三相桥式全控整流电路 实验六：三相桥式全控整流电路 （一）实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形； 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响 （二）实验原理 在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：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组成共阴 极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成 共阳极组。 为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规 则，下面研究几个特殊控制角，先分 析α=0的情况，也就是在自然换相点 触发换相时的情况。图1是电路接线 图。 为了分析方便起见，把一个周期 等分6段（见图2）。 在第（1）段期间，a 相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通，b 相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6
被触发导通。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，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为 =-= 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管KPl继续导通，但是c相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2，电流即从b相换到c相，KP6承受反向电压而关断。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。在负载上的电压为 =-= 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管KP3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为 =-= 余相依此类推。 由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出： 1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。 2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。 3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。 4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流，由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1→2→3→4→5→6→1，依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。