三相桥式全控整流电路
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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。
直接从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大(正得最多)的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小(负得最多)的相电压,输出整流电压ud为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线。
三相桥式全控整流电路及工作原理
三相桥式全控整流电路是一种常用的电力电子变换电路,广泛应用于交流调速、直流传动、直流无刷电机等领域。
它具有输出电压可调、功率因数可控和双向传输功率等特点。
1. 电路结构
三相桥式全控整流电路由六个可控硅整流器()组成,三个正并联,另外三个反并联。
每个可控硅整流器的阳极与交流电源的一相相连,阴极与负载相连。
整流器的栅极连接到相应的脉冲发生电路,用于控制导通时间。
2. 工作原理
在每个周期内,三相交流电源的三相电压有两相电压大于另一相电压。
整流电路利用这一特性,使两相较高电压的可控硅整流器导通,从而将这两相电压的正半周经整流器输出到负载。
通过控制每个整流器的导通时间,可以调节输出电压的幅值和相位。
当某一相电压达到最大值时,该相的两个整流器将导通。
随着时间推移,其他两相电压将超过该相电压,相应的整流器也将导通。
如此循环,每个整流器在每个周期内均有一段导通时间。
通过调节每个整流器的导通时间,即控制脉冲发生电路对栅极施加脉冲的时间,可以控制输出电压的幅值。
同时,还可以改变脉冲施加的相位角,从而控制功率因数。
3. 特点
(1) 输出电压可连续调节
(2) 功率因数可控
(3) 双向传输功率
(4) 电路结构相对简单
三相桥式全控整流电路通过控制整流器的导通时间和相位,可以实现对输出电压和功率因数的精确控制,是一种非常重要和实用的电力电子变换电路。
8.2.6 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波可控整流电路串联起来构成的。
习惯上将晶闸管按照其导通顺序编号,共阴极的一组为VT1、VT3和VT5,共阳极的一组为VT2、VT4和VT6。
其电路如图8.22所示图8.22 三相桥式电阻性负载全控整流电路对于图8.22的电路,可以像分析三相半波可控整流电路一样,先分析若是不可控整流电路的情况,即把晶闸管都换成二极管,这种情况相当于可控整流电路的时的情况。
即要求共阴极的一组晶闸管要在自然换相点1、3、5点换相,而共阳极的一组晶闸管则会在自然换相点2、4、6点换相。
因此,对于可控整流电路,就要求触发电路在三相电源相电压正半周的1、3、5点的位臵给晶闸管VT1、VT3和VT5送出触发脉冲,而在三相电源相电压负半周的2、4、6点的位臵给晶闸管VT2、VT4和VT6送出触发脉冲,且在任意时刻共阴极组和共阳极组的晶闸管中都各有一只晶闸管导通,这样在负载中才能有电流通过,负载上得到的电压是某一线电压。
其波形如图8.23所示。
为便于分析,可以将一个周期分成6个区间,每个区间图8.23 三相桥式电阻性负载a=0°时波形区间,u相电位最高,在时刻,即对于共阴极组的u 相晶闸管VT1的的时刻,给其加触发脉冲,VT1满足其导通的两个条件,同时假设此时共阳极组阴极电位最低的晶闸管VT6已导通,这样就形成了由电源u相经VT1、负载及VT6回电源v相的一条电流回路。
若假设电流流出绕组的方向为正,则此时u相绕组的电流为正,v相绕组上的电流为负。
在负载电阻上就得到了整流后的直流输出电压,且,为三相交流电源的线电压之一。
过后到时刻,进入区间,这时u相相电压仍是最高,但对于共阳极组的晶闸管来说,由于w相相电压为最负,即VT2的阴极电位将变得最低。
所以在自然换相点2点,即时,给晶闸管VT2加触发脉冲,使其导通,同时由于VT2的导通,使VT6承受了反向的线电压而关断了。
三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路是一种典型的多相变流器结构。
其概念是利用三个桥式变换器,并将三相电源转换成多脉冲的直流电压或电流。
三相桥式全控整流电路可以满足多种多种
应用场合的需求。
三相桥式全控整流电路具有输出电流均衡、无影响源特性和可靠性等优点。
结构简单,尺寸小,失压开关控制,可靠性高,功率非常低,因此可以有效减少处理器的使用,降低
成本。
控制电路精确,可以实现功率的精确控制,提高了净输出功率的效率。
电阻元件高
度可调,可以对输出电流进行良好的控制,从而获得更好的控制性能。
三相桥式全控整流电路结构简单,可以有效控制输出电流,并且可以满足输出频率和
脉宽调节等多种需求。
但它也有一定的局限性,如功率范围较小,无法处理较大的功率负载。
三相桥式全控整流电路是一种常用的多相变流器。
它结构简单,控制精度高,稳定性好,可以有效解决处理多种应用场景的需求,在工业自动化等领域有广泛的应用。
三相桥式全控整流电路⽬录摘要 (1)1 概述 (2)2 三项桥式全控整流电路 (3)2.1电阻性负载 (3)2.1.1 ⼯作原理 (3)2.2 感性负载 (5)2.2.1 原理 (5)3仿真 (7)3.1 MATLAB 介绍 (7)3.2 电路仿真模型建⽴和参数设置 (8)3.2.1 三相桥式全控整流电路的分析 (8)3.3三相桥式整流电路的仿真 (8)3.3.1 带阻感性负载的仿真 (8)3.4 仿真设置及仿真结果 (14)3.5 带阻感性负载三相桥式全控整流电路的仿真分析 (15)3.6 纯电阻负载三相桥式全控整流电路的仿真 (18)⼩结 (19)参考⽂献 (20)带电阻负载的三相桥式全控整流电路设计摘要整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路。
⼤多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。
它在直流电机的调速、发电机的激励调节电解、电镀等领域得到⼴泛应⽤。
整流电路主要有主电路、滤波器、变压器组成。
20世纪70年代以后,主电路多⽤硅整流⼆极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路和负载之间,⽤于滤除波动直流电压中的交流部分。
变压器设置与否视情况⽽定。
变压器的作⽤是实现交流输⼊电压与直流输出电压间的匹配以及交流电⽹与整流电路间的电隔离。
整流电路的种类有很多,半波整流电路、单项桥式半控整流电路、单项桥式全控整流电路、三项桥式半控整流电路、三项桥式全控整流电路。
关键词:整流、变压、触发、电感1 概述在电⼒系统中,电压和电流应是完好的正弦波.但是在实际的电⼒系统中,由于⾮线性负载的影响,实际的电⽹电压和电流波形总是存在不同程度的畸变,给电⼒输配电系统及附近的其它电⽓设备带来许多问题,因⽽就有必要采取措施限制其对电⽹和其它设备的影响。
随着电⼒电⼦技术的迅速发展,各种电⼒电⼦装置在电⼒系统、⼯业、交通、家庭等众多领域中的应⽤⽇益⼴泛,⼤量的⾮线性负载被引⼊电⽹,导致了⽇趋严重的谐波污染.电⽹谐波污染的根本原因在于电⼒电⼦装置的开关⼯作⽅式,引起⽹侧电流、电压波形的严重畸变.⽬前,随着功率半导体器件研制与⽣产⽔平的不断提⾼,各种新型电⼒电⼦变流装置不断涌现,特别是⽤于交流电机凋速传动的变频器性能的逐步完善,为⼯业领域节能和改善⽣产⼯艺提供了⼗分⼴阔的应⽤前景.相关资料表明,电⼒电⼦装置⽣产量在未来的⼗年中将以每年不低于10%的速度递增,同时,由这类装置所产⽣的⾼谐谐波约占总谐波源的70%以上。
1主电路的原理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;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;直接从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大正得最多的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小负得最多的相电压,输出整流电压ud为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线;由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大,电感对电流变化有抗拒作用;流过电感器件的电流变化时,在其两端产生感应电动势Li,它的极性事阻止电流变化的;当电流增加时,它的极性阻止电流增加,当电流减小时,它的极性反过来阻止电流减小;电感的这种作用使得电流波形变得平直,电感无穷大时趋于一条平直的直线;为了说明各晶闸管的工作的情况,将波形中的一个周期等分为6段,每段为60o,如图2所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示;由该表可见,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6;表1三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情况图3 给出了α=30o时的波形;从ωt1角开始把一个周期等分为6段,每段为60o与α=0o时的情况相比,一周期中ud波形仍由6段线电压构成,每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律;区别在于,晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成ud 的每一段线电压因此推迟30o,ud平均值降低;晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示;图中同时给出了变压器二次侧a相电流ia 的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的120o期间,ia为正,由于大电感的作用,ia波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o期间,ia波形的形状也近似为一条直线,但为负值;图3 α=30o时的波形由以上分析可见,当α≤60o时,u d波形均连续,对于带大电感的反电动势,i d波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续;当α>60o时,如α=90o时电阻负载情况下的工作波形如图4所示,ud平均值继续降低,由于电感的存在延迟了VT的关断时刻,使得ud的值出现负值,当电感足够大时,ud中正负面积基本相等,ud平均值近似为零;这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的α角的移相范围为90度;图4α=90o时的波形2各参数的计算输出值的计算三相桥式全控整流电路中,整流输出电压的波形在一个周期内脉动6次,且每次脉动的波形相同,因此在计算其平均值时,只需对一个脉波即1/6周期进行计算即可;此外,因为所以电压输出波形是连续的,以线电压的过零点为时间坐标的零点,可得整流输出电压连续时的平均值为;4-1输出波形的分析时的输出波形如图11所示;图11 整流电路的输出波形如图11所示,从ωt1时刻开始把一个周期等分为6份,在Wt1时刻共阴极组VT1晶闸管接受到触发信号导通,此时阴极输出电压Ud1为幅值最大的a相相电压;到Wt2时刻下一个触发脉冲到来,此时a相输出电压降低,b相输出电压升高,于是阴极输出电压变为b相相电压;到Wt3时刻第三个脉冲到来,晶闸管VT1关断而晶闸管VT2导通,输出电压为此时最高的c相相电压;重复以上步骤,即共阴极组输出电压Ud1为在正半周的包络线;共阳极组中输出波形原理与共阴极组一样,只是每个触发脉冲比阴极组中脉冲相差180度;6个时段的导通次序如表1所示一样,只是Wt1从零时刻往后推迟30度而已;这样就得出最后输出整流电压为共阴极组输出电压与共阳极组输出电压的差即Ud=Ud1-Ud2 4-9而由于电路中大电感L的作用,输出的电流为近似平滑的一条直线;图中同时给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的120o期间,ia为正,由于大电感的作用,ia波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o期间,ia波形的形状也近似为一条直线,但为负值;3逆变逆变原理图如图12所示;图12逆变原理图如图12所示,当电机M工作时,调节整流电路的触发角α使α<90°,这时候整流电路工作在整流状态,三相交流点存储装置向M供电使M工作在电动状态,电能转换为动能带动汽车行驶;当电机M能量过剩时时,调节α角使α>90°,使输出直流电压Ud平均值为负值,且|Em|>|Ud|,这时候整流电路工作在逆变状态,电机M的过剩能量装换为电能,M向三相交流电存储装置输送电流,三相交流电存储装置接受并存储电能;。
摘要整流电路就是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。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
20世纪70年代以后,主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中的交流成分。
变压器设置与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。
整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。
关键词:整流,变压,触发,过电压,保护电路。
三相桥式全控整流电路的设计1主电路设计及原理1.1 主电路设计其原理图如图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。
三相桥式全控整流电路最大反向电压摘要:一、三相桥式全控整流电路的基本概念二、三相桥式全控整流电路的工作原理三、三相桥式全控整流电路的最大反向电压四、最大反向电压的计算与应用正文:【一、三相桥式全控整流电路的基本概念】三相桥式全控整流电路是一种常见的三相电力电子装置,广泛应用于电力系统、工业控制等领域。
它的特点是可以在交流电源和直流负载之间实现高效的能量传递,同时具有较好的谐波性能。
三相桥式全控整流电路主要由六个晶闸管、三相变压器和负载组成,其中晶闸管是电路的核心元件。
【二、三相桥式全控整流电路的工作原理】三相桥式全控整流电路的工作原理是通过控制晶闸管的导通与截止,将交流电源的正半周电压信号转换为直流电压输出。
在电路中,六个晶闸管分别连接到三相交流电源的相线和中性线,形成一个桥式整流电路。
通过控制晶闸管的触发脉冲,可以实现对整流电路的输出电压和电流的控制,从而满足不同负载的需求。
【三、三相桥式全控整流电路的最大反向电压】在三相桥式全控整流电路中,晶闸管的最大反向电压是一个重要的参数。
最大反向电压是指晶闸管在截止状态下,所能承受的最大电压值。
它的大小与晶闸管的额定电压、电路的工作频率等因素有关。
最大反向电压的合理选择和使用,可以有效保证晶闸管的安全运行,避免因电压过高而导致的损坏。
【四、最大反向电压的计算与应用】最大反向电压的计算公式为:最大反向电压= 1.1 * 根号下(变压器二次侧电压^2 + 负载电阻电压降^2)。
在实际应用中,最大反向电压的计算结果应考虑到电路的实际情况,如负载电流、电源电压波动等因素。
此外,最大反向电压的计算和选择,还需要遵循安全、可靠的原则,以确保电路的正常运行和使用寿命。
总结:三相桥式全控整流电路是一种高效、可靠的电力电子装置,其在能源转换和控制领域具有广泛的应用。
了解其工作原理、最大反向电压的计算和应用,对于电路的设计、运行和维护具有重要意义。
三相桥式全控整流电路应用最为广泛,共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1,VT3,VT5)共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4,VT6,VT2)编号:1、3、5,4、6、2a 带电阻负载时的工作情况a =0°时的情况假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析对于共阴极阻的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最大的一个导通对于共阳极组的3个晶闸管,阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的导通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。
三相桥式全控整流电路的特点:(1)2管同时通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各1,且不能为同1相器件。
(2)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°。
表2-1 三相桥式全控整流电路电阻负载a=0°时晶闸管工作情况时段I II III IV V VI共阴极组中导通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5共阳极组中导通的晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6整流输出电压Ud Ua-Ub=Uab Ua-Uc=Uac Ub-Uc=Ubc Ub-Ua=Uba Uc-Ua=Uca Uc-Ub=Ucb(3)ud一周期脉动6次,每次脉动的波形都一样,故该电路为6脉波整流电路。
(4)需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲可采用两种方法:一种是宽脉冲触发另一种方法是双脉冲触发(常用)。
1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)
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。
1-1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)
1-1三相桥式全控整流电路
n
d
VT VT VT 462d 2
d
2-1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)仿真图2.2三相桥式全控整流电路(电阻性负载)电源参数
电源220V.相位分别为0︒,120︒,-120︒,频率50HZ
设置控制脚a为0︒,30︒,60︒,90︒与其相印的波形
3-1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为0︒
3-2三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为30︒
3-3三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为60︒
3-4三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为90︒
4总结
2个晶闸管同时导通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各1个,且不能为同一相器件。
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 。
第六章引言6.1 同步电机的励磁简介同步电机的励磁绕组通常由外电源提供励磁电流,这些励磁电源可分为两大类:一类是用直流电源提供励磁的直流励磁机系统;另一类是用硅整流装置将交流变成直流后提供励磁的半导体励磁系统。
随着半导体技术的发展,可控硅整流装置已广泛应用于同步电机励磁系统。
可控硅整流装置将交流励磁机输出的三相交流电流转换成直流电流,励磁调节器根据发电机运行工况调节可控硅整流器的导通角,以此调节可控硅整流装置的输出电压,从而调节发电机的励磁。
6.2 研究同步电机励磁系统的背景在电力系统的运行中,同步发电机是电力系统获得无功功率的重要来源之一,通过调节励磁电流可以维持发电机端电压,改变发电机的无功功率。
不论系统是在正常运行情况下还是在故障情况下,同步发电机的励磁电流都必须得到有效控制,因此励磁系统是同步发电机的重中之重。
励磁系统的安全运行,不仅关系到发电机及电力系统的运行稳定性,而且关系到发电机及与其相关联的电力系统的经济运行指标。
对同步发电机励磁系统基本要求有:一、具有十分高的可靠性;二、保证发电机具有足够的励磁容量;三、具有足够的强励能力;四、保证发电机电压调差率有足够的整定范围;五、保证发电机电压有足够的调节范围;六、保证发电机励磁自动控制系统具有良好的调节特性等。
6.3 本文主要研究内容三相桥式全控整流电路是将交流电压转化为直流电压,进而转化为直流励磁电流的一个桥梁,所以对它的分析研究就显的尤为重要。
本次设计中综合运用MATLAB中的Simulink模块搭建三相桥式全控整流电路,仿真分析了在不同触发角情况下的输出电压波形,并在分析后通过电力系统综合自动化实验台上的示波器观察励磁装置中的六路脉冲、变压器二次测交流电压波形以及经整流后输出的直流电压波形。
u g u gu g u gu2u 图2 三相桥式整流电路的触发脉冲第七章 三相桥式全控整流电路简介7.1 主电路原理说明如图2.1,共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管(VT 1,VT 3,VT 5)共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管(VT 4,VT 6,VT 2)。
三相桥式全控整流电路1. 引言三相桥式全控整流电路是一种常用的电力电子器件,广泛应用于直流供电系统中。
它能将三相交流电转换成稳定的直流电,并且可以根据需要调整输出电压大小。
本文将详细介绍三相桥式全控整流电路的结构、工作原理以及优缺点。
2. 结构三相桥式全控整流电路由六个可控硅组成,分别为三相桥臂和控制电路。
其中,三相桥臂由三个可控硅和三个反并联的二极管组成,形成了一个三相全控整流单元。
控制电路用于控制可控硅的导通和关断,以实现对输出电压的调节。
3. 工作原理当输入电源为三相交流电时,通过变压器将其降压,并适当调整相位,然后将其输出到三相桥臂上。
根据控制电路的控制信号,控制可控硅的导通和关断。
当可控硅导通时,交流电信号经过可控硅和二极管之间的通路,形成一个通路;当可控硅关断时,通路中断。
可控硅的导通和关断时间可以通过控制电路的触发方式和触发角来控制。
触发角表示可控硅导通的延迟时间,可以调整导通角度来控制输出电压的大小。
通过调整可控硅的导通角度,可以实现对输出电压的调节。
一般情况下,三相桥式全控整流电路的工作周期是以输入交流电的周期为基准的。
在每个周期内,三相桥臂会分别导通和关断,以便实现对输出电压的稳定控制。
控制电路会根据电压反馈信号和控制信号,实时调整可控硅的导通角度,以使输出电压达到设定值。
4. 优缺点4.1 优点•三相桥式全控整流电路具有较高的稳定性和精度,适用于对电压要求较高的场合。
•可控硅的导通角度可调,可以实现对输出电压的精确调节。
•结构相对简单,制造成本较低。
4.2 缺点•由于可控硅的导通和关断需要外部控制电路的支持,因此整体的复杂度较高。
•整流过程中会产生一定的谐波,可能对其他电器设备造成干扰。
•输出电压的调节需要实时监测和反馈,对控制电路提出了一定的要求。
5. 应用三相桥式全控整流电路广泛用于直流供电系统中,如直流电源、电动机控制等领域。
其稳定性和精确控制性使其成为电力电子设备的重要组成部分。
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°。
5.由于电流断续后,能够使晶闸管再次导通,必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。
为了达到这个目的,可以采取两种办法;一种是使每个脉冲的宽度大于60°(必须小于120°),一般取80°~100°,称为宽脉冲触发。
另一种是在触发某一号晶闸管时,同时给前一号晶闸管补发一个脉冲,使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲,相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。
这种方法称双脉冲触发。
6.整流输出的电压,也就是负载上的电压。
整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形,实际上都属于线电压,波头,,,,,均为线电压的一部分,是上述线电压的包络线。
相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上,故线电压的交点同样是自然换相点,同时亦可看出,三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次,脉动频率为6 × 50=300Hz,比三相半波时大一倍。
7.晶闸管所承受的电压。
三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通,其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。
例如在第(1)段时期,KP1和KP6导通,此时KP3和KP4,承受反向线电压=-。
KP2承受反向线电压=-。
KP5承受反向线电压=-。
晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。
当α从零增大的过程中,同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也是线电压的峰值。
(三)实验内容
1.在MATLAB/Simulink中构建三相桥式全控整流电路;
2.测量不同触发角下输入、输出电压波形,输出电流波形,分析电阻负载和阻感负载波形的区别。
(四)实验过程与结果分析
1.仿真系统
MATLAB平台
2.仿真参数
三相电源分别设置为Va:220V,相位角为0度,Vb:220V,相位角为-120度,Vc:220V,相位角为+120度,频率都设为50Hz。
脉冲发生器频率设为50,宽度为10。
Universal Bridge中桥臂设为3。
纯电阻负载时电阻为10欧,阻感负载时电阻为10欧电感为1H。
触发角分别为,,,。
3.仿真波形与分析
三相桥式全控型整流电路仿真模型如下:
图3. 三相桥式全控型整流电路仿真模型
(1)纯电阻性负载时不同触发角下的仿真波形如下:
图4.三相桥式全控整流电路电阻负载a=0°时的波形
图5.三相桥式全控整流电路电阻负载a=30°时的波形
图6.三相桥式全控整流电路电阻负载a=60°时的波形
图7.三相桥式全控整流电路电阻负载a=90°时的波形
波形分析:对于纯电阻性负载,当触发角小于等于90°时,波形均为正值,直流电流 与 同相,所以直流电流波形和直流电压波形一样。
随着触发角增大,在电压反向后管子即关断,所以晶闸管的正向导通时间减少,对应着输出平均电压逐渐减小,并且当触发角大于60°后Ud波形出现断续。
而随着触发角的持续增大,输出电压逐渐减小,当触发角继续增大到120°,整流输出电压 波形将全为零,其平均值也为零,可见带电阻负载时三相桥式全控整流电路触发角的移
相范围是0°-120°。
(2)阻感负载时不同触发角下的仿真波形如下:
图8.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载a=0°时的波形
图9.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载a=30°时的波形
图10.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载a=60°时的波形
图11.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载a=90°时的波形波形分析:对于阻感性的负载,当触发角小于60°时,整流输出电压波形与纯阻性负载时基本相同,所不同的是,阻感性负载直流侧电流由于有电感的滤波作用而不会发生急剧的变化,输出波形较为平稳。
而当触发角大于等于60°小于90°时,由于电感的作用,延长了管子的导通时间,使 波形出现负值,而不会出现断续,所以直流侧输出电压会减小,但是由于正面积仍然大于负面积,这时直流平均电压仍为正值。
触发角为90°时,若电感足够大, 中正负面积将
基本相等, 平均值近似为零。
这表明,带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的移相范围为0°- 90°。
4.结论
通过对电力电子的仿真和分析,可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角α和负载特性的影响,在应用Matlab的可视化仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路的仿真结果进行了详细分析,并采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较,进一步验证了仿真结果的正确性。
采用 Matlab Simulink 对三相桥式全控整流电路进行仿真分析,避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程,得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。
应用Matlab/Simulink 进行仿真,在仿真过程中可以灵活改变仿真参数,并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。