实验报告
课程名称： 电力电子技术 指导老师： 马 皓 成绩： 实验名称： 三相桥式整流及有源逆变 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1. 熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
2. 了解集成触发器的调整方法及各点波形。
3. 对三相桥式全控整流及有源逆变电路的特性进行研究。
二、实验内容和原理
1. 三相桥式全控整流电路实验（带电阻－电感性负载）。
2. 三相桥式有源逆变电路实验。
3. 观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。
习惯上给6只晶闸管编号，共阴极的三只依次为1、3、5，共阳极的三只依次为4、6、2，即VT1和VT4 接A 相，VT3和VT6接B 相，VT5和VT2接C 相。为保证电路正常工作，晶闸管的触发脉冲通常是双窄脉冲。 在三相桥式全控整流电路中，以自然转换点作为控制角α的起算点，该点比相应的相电压波形过零点 滞后30°，即VT1、VT3、VT5的自然转换点，分别滞后于A 、B 、C 相电压正向过零点30°；VT4、VT6、VT2 的自然转换点，分别滞后于A 、B 、C 相电压负向过零点30°。
在三相桥式全控整流电路中，必须保证有二只晶闸管同时导通，才能形成电路回路，且每只管子导通 120°（强感性负载下）。由于电路中共阴极与共阳极的换流点相差60°，所以每隔60°有一次换流。 在阻性负载下，电路的控制角α最大移相控制范围为120°；在感性负载下，电路的控制角α最大移 相控制范围为90°。
在阻性负载时，负载电压ud 是六个不同线电压的组合。当α = 0°时，为三相线电压的正向包络线， 每周期脉动6 次，其脉动频率为300Hz 。当控制角α ≤ 60°时，输出电流为连续的；当控制角α > 60° 时，输出电流波形发生断续。输出电压的平均值为 控制角0≤α ≤ 60°时
控制角60°≤α≤120°时
式中，Us为输入相电压有效值；也可以用U2表示。
输出电流平均值
流过每只晶闸管的平均电流
流过每只晶闸管的电流有效值应根据电流的连续与断续情况分别计算得出。
当感性负载时，其输出电流连续，输出电压的平均值为
当三相桥式整流电路的负载是电感性负载，且有直流侧电源时，控制角α > 90°，电路则工作在有源逆变状态（直流侧电源ED 必须稍大于Ud，为逆变提供能量）。注意，半控桥电路或有续流二极管的电路，因为不可能输出负电压，也不允许直流侧接上反极性的直流电源，故不能实现有源逆变。
为了区别于控制角α，通常用β 角表示逆变角，控制角α 和逆变角β 之间的关系为α + β = 180°。在有源逆变电路中，以α = 180°的为β 角的起算点，往左移β 角施加触发脉冲。当控制角α > 90°时，输出电压的平均值为负，因此逆变角的移相范围为0 ≤ β < 90°。
在实际应用中，三相桥式全控整流电路在整流工作时，若发生触发脉冲缺失或触发脉冲太小太窄，无法触通某相晶闸管时，至多发生缺相电压，使输出电压减小。但工作在有源逆变时，若发生脉冲丢失或触发不通的情况，则会发生瞬时Ud 电压与ED 顺极性串联，出现很大的电路，立刻烧毁晶闸管或负载，这称为逆变颠覆。
另一种导致电路故障的情况是逆变角太小。由于存在换相重叠角γ，当角β 太小时，原拟换流关断的晶闸管承受的电路换流反压时间小于其关断时间tq，使其不能可靠关断，相当于丢失一个触发脉冲，导致逆变失败。为保证逆变工作可靠，通常设置最小逆变角
其中，为关断时间所对应的电角度，为换相重叠角，为安全裕量角。
四、主要实验设备
1. DDSX 01 型电源控制屏。
2. DDS 02“一、二组桥晶闸管电路”实验挂箱。
3. DDS 03“晶闸管触发电路”实验挂箱。
4. DT41“三相芯式变压器”实验挂箱。
5. DT10“直流电压、电流表”实验挂箱。
6. 双踪记忆示波器。
五、操作方法和实验步骤
1. 三相桥式全控整流电路带电阻－电感性负载实验研究
(1). 按图2 接线。完成后，用专用扁线电缆在专用接口处连接“DDS 02”和“DDS 03”挂箱；用导线将“DDS 03”挂箱上“电压给定器”单元中的“输出”接口和“移相控制电压”单元中的“Uct”接口连接起来；再将“脉冲放大控制”单元中的“Ublf”对地连接。
(2). 在“DDS 03”挂箱上，将脉冲选择开关拨向“窄”；按下Ⅰ组脉冲开关使其接通，Ⅰ组的指示灯应全亮；将“电压给定器”单元中的S1 开关拨向“正给定”，S2 开关拨向“±给定”。
(3). 检查接线无误后，开启“电压控制屏”总电源开关，将电源选择开关拨向“电力电子”，开启“DDS03”挂箱上的电源开关。
(4). 观察“电源控制屏”有无异常。若相序指示灯不亮，说明相序正确；否则应重接。
(5). 用示波器观察单、双脉冲观察孔，检测脉冲信号，应出现均匀间隔60°、幅度相同的脉冲信号，且“1”孔脉冲超前“2”孔60°，“2”孔脉冲超前“3”孔脉冲60°，依次类推。用示波器观察晶闸管控制极、阴极，应有幅度为1 ~ 2 V的脉冲信号。
(6). 用示波器测量“锯齿波斜率调节与观察孔”单元中的“a”相锯齿波和双窄脉冲的相位角。调节“移相控制电压”单元中的可调电位器，使α= 150°。
(7). 断开“主电路电源”，逆时针旋转三相电压调压器到底，即将输入电压调至最小，同时也将负载电阻Rd逆时针调至较大位置；开启“电源控制屏”上主电路电源开关。缓慢转动三相电压调压器，升高输入电压，观察输入交流电压表，调节输入电压到180 V左右。
(8). 调节RP1即给定电压Uct，用示波器观察整流输出电压ud、晶闸管两端电压uT的波形，记录α=30°、60°、90°时的波形，观察输出直流电压表的读数，将数值记录于表格中。
(9). 需要注意的是，在调节给定电压RP1时，α角不断相应变化。一边缓慢调小负载电阻Rd，一边观察输出直流电流表，使得负载电流Id不超过0.8 A。特别是当α= 90°时，应在负载电流Id允许的范围内，尽量减小负载电阻Rd，使整个负载呈较强感性。
2. 模拟故障研究
调节RP1，使α = 30°，关断一只触发脉冲信号，模拟触发信号丢失的故障，观察并记录此时
的ud、uT波形变化情况，然后恢复α = 90°。
3. 三相桥式有源逆变电路
断开电源控制屏上的主电源开关，拆除负载电阻Rd和整流电压ud的连线，将三相不控整流桥
电路串入。开启主电路开关，调节RP1使α = 120°、150°，记录电路中相应的ud、uT的波形，并
将相应的电压表读数记录于表格中。此时应当注意安全，在移动示波器探头时，都要将“主电路
电源”开关断开。
六、实验数据记录和处理
相电压145V
七、实验结果与分析
1.各角度下的图像
a = 30
a = 90
a = 150
实际值和理论值（红）对比
3.模拟故障研究
八、心得体会
1.实验接线比较复杂，多次调试才成功。
2.实验增进了对理论知识的理解和认识，进一步了解了工作原理。
3.在使用示波器时，由于其两个探头的地线都应与示波器的外壳相连接，因此两个探头的地线不能
同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。
4.经过本次实验，对三相整流电路与有源逆变电路的电路特性有了更直观的认识和了解，通过实验原理的学习，也更加深刻的巩固了理论知识。同时锻炼了用理论去分析实际情况的能力。
5.在实验中，每个数据通常都存在着一定的误差。由于实际器件并非理论开关，同时，驱动信号与输入电压同样存在误差，整套实验设备的综合误差是造成实验结果误差的原因
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。
1绪论 1.1课题背景 高频率、大容量、低损耗、小体积、易驱动、模块化是现在电力电子器件发展的目标。高效、节能、小型化和智能化是目前电力电子应用系统的方向发展。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它是一种将交流电变为直流电的电路，在工业技术上应用十分广泛。主要用在直流电动机调速，发电机励磁调节，电镀，电解等各种工业生产领域。 1.2课题研究的目的和意义 （1）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 （2）通过对不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计，掌握三相桥式全控整流电路的工作原理，综合运用所学知识，三相桥式全控整流电路和系统设计的能力 （3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 1.3国内外概况 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。
电力电子技术课程设计报告 有源逆变电路的设计 姓名 学号 年级20级 专业电气工程及其自动化 系（院） 指导教师 2012年12 月10 日 课程设计任务书
课程《电力电子技术》 题目 有源逆变电路的设计 引言 任务： 在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图 要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的u d(t)、i d(t)、u VT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计 一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步 认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。 二．设计理念与思路 晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。 在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。 逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。 在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。 三．关键词
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
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。
南湖学院 电力电子技术 题目：基于Matlab/Simulink的三相桥式 全控整流电路的建模与仿真 系部：南湖学院机电系 专业：机械设计制造及其自动化 班级：N机自四班07-4F 姓名： 学号： 序号：29 2010年6月25日
基于Matlab/Simulink的三相桥式 全控整流电路的建模与仿真 摘要本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上，建立了基于Simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其带电阻负载时的工作情况进行了仿真分析与研究。通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。 关键词Simulink建模仿真三相桥式全控整流 对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载，可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。故在负载容量较大的场合，通常采用三相或多相整流电路。三相或多相电源可控整流电路是三相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小、控制响应快，因此被广泛应用于众多工业场合。 本文在Simulink仿真环境下，运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立三相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其进行仿真研究。 1.三相桥式全控整流电路的工作原理 三相桥式全控整流原理电路结构如图1所示。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（见图1-1）。6个晶闸管以次相隔60度触发，将电源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，以保证在每一瞬时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/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。 元件的有序控制，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT、VT。它们可构成电源系统对负载供电的6条整流回路，各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。 图1-1 三相桥式全控整流原理电路 2.基于Simulink三相桥式全控整流电路的建模 三相桥式全控整流电路在Simulink环境下，运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立了三相桥式全控整流电路的仿真模型，仿真结构如图2-1所示：
三相桥式全控整流电路的性能研究 一、原理及方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使主电路中晶闸管触发导通工作，经过整流后的直流电通给直流电动机，使之工作。 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图
二、主电路的设计及器件选择 实验参数设定负载为220V、305A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电，设计要求选用三相桥式全控整流电路供电，主电路采用三相全控桥。 1．三相全控桥的工作原理 如图2-1所示，为三相桥式全控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻，故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。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。晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。变压器为Y ?-型接法。变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网 KP1KP3KP5 图1 三相桥式全控整流电路 图2-1 三相桥式全控整流电路带（阻感）负载原理图 2. 三相全控桥的工作特点 ⑴2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个，且不能为同1相器件。 ⑵对触发脉冲的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差。 共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。 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。
实验四三相全桥有源逆变电路 一、实验目的 1.加深理解三相桥式有源逆变电路的工作原理 2.研究三相桥式有源逆变电路逆变的全过程 3.掌握三相全桥有源逆变电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。 二、预习内容要点 三相全桥有源逆变电路带阻感性负载在α所取不同角度下的运行情况。 三、实验仿真模型 三相全桥有源逆变电路 四、实验内容及步骤 对三相全桥有源逆变电路带阻感性负载在在α所取不同角
度下的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲频率时的波形。 （1）器件的查找 以下器件均是在MATLAB R2014a环境下查找的，其他版本类似。有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找 （2）三相对称正弦交流电源要求设置参数 Um=50V、f=50Hz初相位依次为0°、-120°、-240°。选择阻感性负载，R=2Ω，L=0.01H,C=inf 仿真波形及分析 α=30度时的波形 α=60度时的波形
α=90度时的波形 α=120度时的波形
α=150度时的波形 仿真波形图 从仿真结果可以看到α=30°和α=60°时，电路工作在整流状态，负载电压为正值，变流电路输出电压波形正面积大于负面积,平均电压大于零。当α=120°和α=150°时，负载电压为正值，输出电压波形正面积大于负面积，平均电压为负，电路工作在逆变状态；α=90°时，电路工作在中间态平均电压为0。 五、实验总结 采用Matlab/Simulink对三相半波有源逆变电路进行仿真分析,避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程,使
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°。
电力电子技术课程设计 班级电气1101 学号 111704131 姓名徐余浩 扬州大学水利与能源动力工程学院 电气工程及其自动化 二零一五年五月
目录 1、工作原理及设计方案 (3) 2、主电路的设计及器件选择 (5) 2.1 三相全控桥的工作原理 (5) 2.2 参数计算 (7) 3、触发电路设计 (10) 3.1 集成触发电路 (10) 3.2 KJ004的工作原理 (10) 3.3 集成触发器电路图 (11) 4、保护电路的设计 (13) 4.1 晶闸管的保护电路 (13) 4.2 交流侧保护电路 (14) 4.3 直流侧阻容保护电路 (15) 5、MATLAB 建模与仿真 (16) 5.1 MATLAB建模 (16) 5.2 MATLAB 仿真 (16) 5.3 仿真结构分析 (17) 课程设计体会 (18) 参考文献 (19)
1 工作原理及设计方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC 过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使主电路中晶闸管触发导通工作，经过整流后的直流电通给直流电动机，使之工作。 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图 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
实验一三相桥式全控整流 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）掌握三相桥式全控整流电路MA TLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。 二、实验原理 实验电路如图所示。主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不可控整流电路组成，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。 途中的R p用滑线变阻器，接成并联形式，电感L b选用700mH。在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不可控整流机心式变压器可在实验装置上获得，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端A m、B m、C m，返回电网的电压从高压端A、B、C输出，变压器接成Y/Y接法。 三相桥式全控整流电路的计算公式如下： U d=2.34U2cosα（0~60°） U d=2.34U2[1+cos(α+π)](60°~120°) 三相桥式有缘逆变电路计算公式如下： U d=2.34U2cos(180°-β) 三、实验内容 （1）三相桥式全控整流电路了 （2）三相桥式有缘逆变电路 （3）在整流或有源逆变状态下，当触发电路出现故障（认为模拟）时观测主电路的各电压波形。 四、实验仿真 带电阻性负载的仿真 三相桥式全控整流系统模型图
启动MATLAB，进入SIMULINK后新建文档，绘制三相桥式全控整流系统模型，如图所示。双击各模块，在出现的对话框设置相应的参数。 （1）交流电压源的参数设置：三相电源的相位互差120°，设置交流峰值相电压为100V、频率为60Hz （2）负载的参数设置：R=45Ω，L=0H，C=inf （3）通用变换器桥参数设置：本例中设置桥的结构为三相，缓冲电阻R s，为了消除模块中的缓冲电路，可以缓冲电阻R s的参数设定为inf。缓冲电容Cs，单位为F，为了消除模块中的缓冲电路，可将缓冲电容C s的参数设定为inf。电力电子器件选择通用变换器桥中使用的电力电子的类型。内电阻R on单位为Ω，通用变换器中使用的是功率电子元件的内电阻，R on=1e-3（1×10-3）。内电感L on，单位为H，变换桥中使用的是二极管、晶闸管、MOSFET灯功率电子元件的内电感。 （4）同步6脉冲触发器的参数设置：设置同步电压频率为60Hz，脉冲宽度为60°。 （5）常熟模块参数设置：该模块只有一个输出端，在本例中只要改变参数对话框的数值大小，即改变了触发信号的控制角。 打开仿真/参数窗，选择ode23tb算法，将相误差设置为1e-3(1×10-3)，开始仿真时间为0，停止时间设置为0.02. 设置好各模块参数后，单击仿真按钮，得到仿真结果。改变触发角α，得到不同的仿真结果。
KP5 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 = - =
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)
实验2 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 一、实验目的 (1) 熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。 (2) 了解集成触发器的调整方法及各点波形。 二、实验线路及原理 实验线路如图4-8所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 三、实验内容 (1) 三相桥式全控整流电路 (2) 三相桥式有源逆变电路 (3) 观察整流状态下模拟电路故障现象时的波形 三相桥式全控整流及有源逆变电路图 四、实验设备 (1) MCL现代运动控制技术实验台主控屏 (2) MCL—18组件 (3) MEL-02芯式变压器 (4) 滑线变阻器1.8K, 0.65A (5) 双踪记忆示波器 (6) 数字式万用表 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容，弄清三相桥式全控整流电路带大电感负载时的工作原理。 (2)阅读电力电子技术教材中有关有源逆变电路的有关内容，掌握实现有源逆变的基本条件。 (3) 学习本教材§2-3中有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。 六、思考题 (1)如何解决主电路和触发电路的同步问题?本实验中，主电路三相电源的相序能任意确定吗?
(2) 本实验中，在整流向逆变切换时，对α角有什么要求?为什么? 七、实验方法 1、接线与调试 (1) 按图4-8接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。打开MCL-18电源开关，给定电压U g有电压显示。 (2) 用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60°的幅度相同的双脉冲。 (3) 检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲60°，则相序正确，否则，应调整输入电源。 (4) 用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V～2V的脉冲。 注：将面板上的U blf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1～VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个按键设置到“接通”。 (5) 将给定器输出U g 接至U ct端，调节偏移电压U b，在U ct =0时，使a=150o。此时的触发脉冲波形如图4-9所示。 图4-9 触发脉冲与锯齿波的相位关系 2、三相桥式全控整流电路 (1) 按图4-8接线，将开关“S”拨向左边的短接线端，给定器上的“正给定”输出为零(逆时针旋到底)；合上主电路开关，调节给定电位器，使α角在30°～90°范围内调节（α角度可由晶闸管两端电压uT波形来确定），同时，根据需要不断调整负载电阻R d，使得负载电流I d保持在0.5A左右(注意I d不得超过1A)。用示波器观察并记录α= 30°，60°，90°时的 计算公式（4-4） (2) 模拟故障现象 当α= 60°时，将示波器所观察的晶闸管的触发脉冲按扭开关拨向“脉冲断”位置，模拟晶闸管失去触发脉冲的故障，观察并记录这时的u d、u T的变化情况。 3、三相桥式有源逆变电路
三相桥式全控整流电路仿真 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
摘要：三相桥式全控整流电路在现代电力电子技术中具有非常重要的作用。本文在研究全控整流电路理论基础上,采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立三相桥式全控整流电路的仿真模型,对三相电源电压、电流以及负载特性进行了动态仿真与研究，并且对三相电源电流以及负载电流、电压进行FFT分析。仿真结果表明建模的正确性,并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等一系列特点,从而为电力电子技术课程实验提供了一种较好的辅助工具。 关键词:Matlab；整流电路；动态仿真；建模
三相桥式全控整流电路分析（电阻负载） 1 主电路结构及工作原理 1.1 原理图 u d 4622 图1 三相桥式全控整流电路原理图（电阻负载） 1.2工作原理 三相桥式全控整流电路原理图如图1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(VT4,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6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6;共阴极组VT1,VT3,VT5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=0°时,输出电压Ud一周期的波形是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。α>0°时,Ud 的波形出现缺口,随着α角的增大,缺口增大,输出电压平均值降低。当α=2π/3时,输出电压为零,所以电阻性负载时, α的移相围是0~2π/3;当0≤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,每个晶闸管导通小于2π/3。α=π/3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。 2 三相桥式全控整流电路建模仿真 2.1建模 根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simulink的模块建立仿真模型如下图所示,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GTO构成整流桥,实现交流电压到直流电压的转换。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。
电气工程学院课程设计报告 课程名称：电力电子技术 设计题目：三相桥式全控整流电路设计 专业班级：自动化1班 学号： 20120220 姓名： 时间： 2015年9月2日--9月30日 ——————以下由指导教师填写——————分项成绩：出勤成品答辩及考核 总成绩：总分成绩 指导教师（签名）：
前言 课程设计是《电力电子技术》课程的实践性教学环节，通过课程设计，可 使学生在综合运用所学理论知识，拓展知识面，理论分析和计算，实验研究以及系统地进行工程实践训练等方面得到训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。通过设计过程，可是学生初步建立正确的设计思想，熟悉工程设计的一般顺序呢、规范和方法，提高正确使用技术 资料、标准、手册等工具书的能力。通过设计工作还可以培养学生实事求是和一丝不苟的工作作风，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，为后续课程的学习和毕业设计，乃至向工程技术人员的过渡打下基础。 目录 前言 1 一课程设计的内容和具体要求 2 二变压器设计 3 三晶闸管的选择 3 四晶闸管的保护设计 4 五触发电路设计 5 六触发电路供电电源设计 6 七Matlab仿真7 八实验总结8
一．课程设计的内容和具体要求 要求设计一个完整的三相桥式全控整流电路，包括主电路、触发电路、整流变压器的设计，晶闸管的选型和保护等。 （一）技术指标 1、整流器负载为10KW 直流电动机 额定电压D C 220V，额定电流55A，电枢电阻0.5?，总电阻1? 2、输入电压A C 380V（+5~10%） 3、输入电压D C 0~220V，输出最大电流λI nom （λ=1.5） 4、最小α角为15° 5、触发电路采用K J004 6、主变压器采用Y/Y12 联接。 7、主电路采用三相桥式全控整流电路。 （二）设计要求 1、变压器 设计 1）二次相电压U 2 的计算 2）二次电流I 2 和一次电流I 1 的计算 3）变压器容量的计算 2、晶闸管的选择 3、晶闸管保护设计 1）晶闸管过流保护 2）晶闸管过压保护 4、触发电路设计 1）同步变压器设计及同步电压的相位选择2）三相触发电路设计（双窄脉冲） 5、触发脉冲供电电源设计 （三）成品要求 1、课程设 计报告一份 2、电路图一份
新能源与动力工程学院用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析 专业电力工程与管理 班级电力工程与管理1101 姓名李宁军 学号201110844 指导教师董海燕 2014年11 月2日
用simulink 对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析 摘要：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、负载情况下进行了仿真分析，既进一步了解三相桥式全控整流电路的工作原理，同时进行了FFT 谐波分析，这对于评估电力电子装置对电网的危害和影响有非常重要的作用。对三相桥式全控整流电路交流侧产生的谐波进行仿真分析，从而证明了仿真研究的有效性在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。 1. 工作特点和电路的构成： 三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。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，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。 d n VT2 VT4VT6 图1
1设计任务及要求 设计系统的主电路、触发电路及控制电源，绘制整流系统原理图，并计算主电路器件的参数。其中负载为直流电动机，P N=2.2kw，U N =220V,I N=12.5A 电压调节范围：0～220V。 由上述要求可知我们的设计任务分为： 一、主电路，即三相桥式全控整流电路。 二、触发电路，可以用集成触发电路。 三、控制电源，包括给定电压，负偏移电压，同步变压器。而给定电压和负偏移电压 可以由给定电源来产生。 1.1设计任务 设计三相桥式全控整流系统，设计任务可分为： 一、主电路，即三相桥式全控整流电路。 二、触发电路，可以用集成触发电路。 三、控制电源，包括给定电压，负偏移电压，同步变压器。而给定电压和负偏移电压 可以由给点电源来产生。 1.2设计要求 绘制整流系统原理图，并计算主电路器件的参数。其中负载为直流电动机，P N=2.2kw，U N=220V,I N=12.5A。 电压调节范围：0～220V。
2 系统电路设计 2.1系统主电路 我们所设计的系统为三相桥式全控整流系统，总框图如下： 主电路就是三相桥式全控整流，原理图如下： 图2 三相桥式全控整流电路原理图 在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线，而一次侧接成三角形是为了避免3次谐波流入电网。阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5），称为共阴极组，这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6， VT2），称为共阳极组， 图1 系统总框图
图5三相桥式全控整流电路带阻感负载a =90?的波形图 从上图我们可以看到，如果电感值比较大的话U d 中正负面积可以认为基本相等，这样的话平均值就近似为零了。而整流输出电压是不能为负的，所以带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a 角最大值为90°。 其实三相桥式全控整流电路带负载不同，波形的区别不是很大，主要的区别在负载的电流波形上，因为如果是阻感负载的话，电感有平波的作用，在电感为无限大时，我们可以看做输出电流波形为一条直线。但是电感不可能无限大，而且直流电动机的电感也不是很大，所以还是会有纹波，而且如果出现电流断续的情况的话，那么电动机的机械特性将会很软，所以为了克服这个缺点，我们一般会给主电路中直流输出侧，直流电动机串联了一个平波电抗器。平波电抗器的作用是用来减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。只要电感为足够大时就能使电流连续了，就不会出现时电动机机械特性很软的情况了。这样也可以近似的将负载电流特性看为一条水平的直线。 通过以上的波形图和对电路的总结，我们可以得到三相桥式全控整流电路的一些特点： 一、整流电路中每一时刻都是2 个晶闸管同时导通，来构成回路，而且共阴极组和共阳极 u