毕业设计论文:三相桥式全控整流电路的建模与仿真
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三相桥式全控整流电路matlab仿真总结三相桥式全控整流电路是一种常用于工业领域的电力电子装置,它可实现对高压交流电进行整流,将其转化为直流电供给负载。
在本文中,我们将使用MATLAB 软件进行仿真分析,并一步一步解答相关问题。
【第一步:建立电路模型】首先,我们需要建立三相桥式全控整流电路的模型。
在MATLAB中,我们可以使用Simulink来进行电路建模。
打开Simulink界面,选择建立一个新的模型文件。
然后,选择信号源模块,设置输入电压的参数,例如频率、幅值等。
接下来,选择桥式全控整流电路模块,设置电路的参数,如电阻、电感、电容等。
最后,建立一个输出信号的示波器,以便观察电路中各节点的电压和电流波形。
【第二步:参数设置】在进行仿真前,我们需要设置电路的参数。
在三相桥式全控整流电路中,常见的参数有:输入电压的频率和幅值、电压和电流传感器的增益、电阻和电容的数值等。
根据实际需求,选择合适的数值进行设置。
【第三步:电路仿真】设置好电路的参数后,我们可以开始进行仿真分析了。
在Simulink界面,点击“运行”按钮,MATLAB将根据设置的参数自动进行仿真计算,得到电路中各节点的电压和电流波形。
同时,仿真过程中,Simulink还会显示实时的仿真结果,以便我们观察电路的动态特性。
【第四步:结果分析】得到仿真结果后,我们可以进行结果分析。
首先,观察电路中各节点的电压波形,了解电路的工作状态和稳定性。
然后,计算电路中的电流波形,分析电路的功率损耗和能效等指标。
最后,将仿真结果与实际应用需求进行对比,评估电路的性能和可靠性。
【第五步:参数优化】在分析结果的基础上,我们可以对电路的参数进行优化。
通过调节电路的电阻、电容等参数,以达到更好的性能指标。
在MATLAB中,我们可以使用优化算法进行参数优化,例如粒子群算法、遗传算法等。
经过优化后,再次进行仿真验证,评估优化效果。
综上所述,通过MATLAB软件进行仿真分析,可以快速、准确地评估三相桥式全控整流电路的性能指标。
题目:三相桥式全控整流电路仿真利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。
输入三相电压源,线电压380V,50Hz,内阻0.001欧姆。
可用“Universal Bridge”模块。
一、带电阻负载的仿真。
负载为电阻1欧姆。
仿真时间0.2s。
改变触发角alpha,观察并记录alpha=3090120度时Ud、U vt1、Id的波形。
并画出电路的移相特性Ud=f(alpha)。
仿真模型如下所示:A.alpha=30时)直流侧电压Ud,记录此时电压值为496.8V(最小分度为0.01s直流侧电流Id(最小分度为0.01s1B.alpha=90时直流侧电压Ud,记录此时电压值为67.14V(最小分度为0.01s)直流侧电流Id(最小分度为0.02s)C.alpha=120时直流侧电压Ud,记录此时电压值为0.00184V(约为0V)(最小分度为0.01s)直流侧电流Id(最小分度为0.01s)画出电路的移相特性Ud=f(alpha)。
(记录数据表格如下)触发角alpha(度)输出平均电压0496.310512.42051030496.840480.950470.360419.270229.480133.89073.161000.004511100.002431200.00184移相特性曲线如下所示:实验结果分析:由仿真波形得知,当触发角小于等于90°时,由于是纯电阻性负载,所以Ud波形均为正值,直流电流Id与Ud成正比,并且电阻为1欧姆,所以直流电流波形和直流电压一样。
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,输出电压急剧减小,最后在120°时几乎趋近于0。
对于晶闸管来说,在整流工作状态下其所承受的为反向阻断电压。
移相范围为0~120。
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: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、电感、电阻等多种元件, 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,对不同控制角情况下的三相电源电压、电流及负载电压、电流进行了仿真分析,既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为电力电子实验课程奠定良好的实验基础。
关键词:Simulink;建模;三相桥式全控整流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T nVT1VT VT35d1VT VT VT462d2负载u di di aabc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拓扑结构如图1所示。
它通过对两组桥臂晶闸管元件的有序控制,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 VT4 、VT6 、VT2。
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。
将一个周期相电压分为 6 个区间,每个区间整流电路工作情况如下表:表 1 整流电路工作情况由上表可见,在三相桥式全控整流电路中,每一个导电回路中有 2 个晶闸管,即用 2 个晶闸管同时导通以控制导电的回路。
晶闸管的导通顺序为 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6。
从上述分析可以总结出三相全控桥式整流电路的工作特点:1) 任何时候共阴、共阳极组各有一只元件同时导通才能形成电流通路;2) 共阴极组晶闸管 VT1、VT3、VT5,按相序依次触发导通,相位相差 120°,共阳极组晶闸管 VT2、VT4、VT6,相位相差 120°,同一相的晶闸管相位相差180°。
电力电子技术实践报告三相桥式全控整流仿真研究1. 绪论整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
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。
把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。
整流器的输入端一般接在交流电网上。
为了适应负载对电源电压大小的要求,或者为了提高可控整流装置的功率因数,一般可在输入端加接整流变压器,把一次电压U1,变成二次电压U2。
由晶闸管等组成的全控整流主电路,其输出端的负载,我们研究是电阻性负载、电阻电感负载(如直流电动机的励磁绕组,滑差电动机的电枢线圈等)。
以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。
为此,只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚,就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间,这样负载上直流平均值就可以得到控制。
2.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。
三相桥式全控整流电路图是应用最为广泛的整流电路,其电路图如下:图2-1 主电路原理图三相桥式全控整流电路的特点:一般变压器一次侧接成三角型,二次侧接成星型,晶闸管分共阴极和共阳极。
现代电力电子技术目录学院:XX:学号:联系方式:1 绪论1电力电子实验仿真背景11.1.1 电力电子技术概述11.1.2 电力电子技术的应用11.1.3 国外电力电子技术发展概况3计算机仿真的意义5本文研究的主要容62 SIMULINK模型库及使用72.1 SIMULINK的模块库介绍72.2 电力系统模块库的介绍72.3 SIMULINK仿真的步骤83 交流-直流变流器(整流器) ———三相桥式全控整流电路10 3.1电路结构及工作原理113.2三相桥式全控整流电路建模113.3 仿真与分析124 结论251 绪论电力电子实验仿真背景1.1.1 电力电子技术概述电能是现代工农业、交通运输、通信和人们日常生活不可缺少的能源。
电能一般分为直流电和交流电两大类,现代科学技术的发展使人们对电能的要求越来越高,不仅需要将交流电转变成直流电,直流电转变成交流电,以满足供电电源与用电设备之间的匹配关系,还需要通过对电压、电流、频率、功率因数夫和谐波等的控制和调节,以提高供电的质量和满足各种各样的用电要求,这些要求在电力电子技术出现之前是不可能实现的。
随着现代电力电子技术的发展,各种新型的电力电子器件的研究、开发和应用,使人们可以用电力电子变流技术为各种各样的用电要求提供高品质的电源,提高产品的质量和性能,提高生产效率,改善人们的生活环境。
将来从电网得到的工频电能大部分都需要经过电力电子装置的二次变换处理,电力电子的应用领域将越来越广阔。
1.1.2 电力电子技术的应用电力电子技术主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。
近年来,功率变流技术得到了迅猛发展,经过变流技术处理的电能在整个国民经济的耗电量中所占比例越来越大,成为其他工业技术发展的重要基础。
电力电子技术应用非常广泛,举例如下:(1)电气传动电力电子技术是电动机控制技术发展的最重要的物质基础,电力电子技术的迅猛发展促使电动机控制技术水平有了突破性的提高。
电力电子技术课程设计题目:三相桥式整流电路的设计(带阻感反电势负载)三相桥式整流电路的设计(带阻感反电势负载)2三相桥式整流电路的设计(带阻感反电势负载)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等组成,在直流电动机的调速、发电机励磁调节、电解及电镀等领域得到广泛地应用。
整流电路由主电路、滤波器和变压器组成。
本次三相桥式电路整流器的设计采用的是三相全控桥整流电路,电路设计在带反电动势负载下完成。
我在对三相桥式全控整流电路工作原理理解的基础上,设计三相桥式整流电路带电阻负载时的电路原理图,并建立基于PSIM的仿真模型,在三种不同触发角的输出波形进行对比分析,验证所设计整流电路的正确性。
关键词:电力电子,整流,三相全桥,PSIM仿真2陕西科技大学设计说明书3目录3三相桥式整流电路的设计(带阻感反电势负载)4第一章前言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。
整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
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。
基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告13351040 施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图:图1图21、带电阻负载时当a≤60°时,电压波形均连续,对于电阻负载,电流波形与电压波形形状相同,也连续。
当a>60°时,电压波形每60°中的后一部分为零,电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。
分析可知α角的移相范围是0°--120°。
2、带阻感负载时a≤60°时,电压波形连续,输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似,但得到的负载电流波形却有差异。
电容的容值越大电流波形就越平缓,近于水平直线。
a >60°时,电压波形则出现负值,是因为环流的作用使得电压反向。
分析可知α角的移相范围是0°--90°。
二、仿真过程与结果:设置三个交流电压源Va,Vb,Vc相位差均为120°,得到桥式全控的三相电源。
6个信号发生器产生整流电路的触发脉冲,六个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序依次给出,相位差依次为60°。
设置电源频率为50Hz:三、仿真结果1、带电阻负载:R=100Ω,无电容(1)α=0°时各波形如下:(2)α=30°各波形如下:(3)α=60°各波形如下:(4)α=90°各波形如下:2、带阻感负载:R=100Ω,H=1H (1)α=0°各波形如下:(2)α=30°各波形如下:(3)α=60°各波形如下:(4)α=90°各波形如下:(可以看到,和理论符合得很好,说明各参数设置合理,电路的工作状态接近于理想情况)实验总结:通过此次仿真实验,让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻,反正就是熟能生巧,然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。
xxxx 学院课程设计报告书题目:感性负载三相桥式全控整流系统的设计与仿真学院:专业:班级:姓名:学号:1 引言1.1 设计目的电力电子技术课程设计是电力电子技术课程的重要实践环节,是学习该课程后的综合性训练。
这种训练是通过独立进行某一变流装置的设计和实验(或仿真实验)来完成的。
通过课程设计,进一步巩固、深化电力电子技术及相关课程的基本知识、基本理论和基本技能,达到培养独立分析和解决实际问题的能力;通过课程设计,独立完成一种变流装置课题的基本设计工作,达到培养综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的;通过课程设计,熟悉设计过程,了解设计步骤,掌握设计内容,达到培养工程绘图和编写设计说明书能力的目的,为今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。
要求画出总体设计框图,以说明各课题由哪些相对独立的部分组成,并以文字对原理作辅助说明。
设计各个部分的电路图,并加上原理说明,画出输出波形。
设计整个电路的电路图,加上原理说明。
1.2 设计要求1.画出总体设计框图,以说明各课题由哪些相对独立的部分组成,并以文字对原理作辅助说明。
2.设计各个部分的电路图,并加上原理说明,画出输出波形。
3.设计整个电路的电路图,加上原理说明。
4. MATLAB仿真实验。
1.3 设计任务设计一个三相可控整流电路使其输入电压:三相交流380伏、频率为50赫兹、输出功率2KW、负载为阻感性负载。
三相桥式整流系统的研究三相桥式整流系统的触发分析与设计2设计方案2.1原理图三相桥式全控整流电流(电阻性负载)原理图,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)导通顺序:VT1-〉VT 2-〉VT 3-〉 VT 4-〉VT 5-〉VT 6。
LRT1-1三相桥式全控整流电路(阻感性负载)2.2 三项全桥的工作特点⑴ 2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。
基于PSIM三相桥式全控整流电路的仿真研究孙成正【摘要】三相桥式全控整流电路在PSIM环境下仿真,如果对开关驱动模块设置不当,仿真波形将不完整或失真。
通过对三相桥式全控整流电路的理论分析,建立了基于PSIM仿真模型,并对在不同触发设置、不同触发角和不同负载时的整流输出波形进行对比分析与研究。
最后给出了仿真结果,验证了所建模型和驱动模块设置的正确性,对PSIM应用具有一定的参考价值。
%The three-phase bridge wholly controlled rectifier circuit simulation in PSIM environment, if the switch drive module is arranged improperly, the simulation waveform will be incomplete or distortion. Through the-oretical analysis of the three-phase bridge wholly controlled rectifier circuit, this paper establishes the simulation models based on PSIM, and contrastively analyzes and studies the rectifier waveform under the different trigger setting, different triggering angle and different load. At last, the simulation result is made, the correctness of the model and the driving module settings are verified, which has the certain reference value to the PSIM application.【期刊名称】《安阳工学院学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P40-42)【关键词】PSIM软件;三相全控桥式;整流;电力电子【作者】孙成正【作者单位】安徽财贸职业学院电子信息系,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TM461.4整流电路(Rectifier),尤其是三相可控整流电路,是电力电子技术中最为重要的电路,应用十分广泛,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一定的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践中的实际应用具有预测和指导作用。
毕业设计毕业论文三相桥式全控整流电路的设计三相桥式全控整流电路的设计姓名:班级:学号:指导教师:辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表评定评定指标标准合格不合格单元电路及合理性整体设计方案正确性评创新性是否进行仿真定或实践技术指标或性能仿真或实践标符合设计要求有完成结果准格式正确设计报告内容充实语言流畅总成绩日期年月日课程设计任务书一、设计题目三相桥式全控整流电路带反电动势负载的设计二、设计任务1. 反电动势负载,E=60V,电阻R=10Ω,电感L无穷大使负载电流连续;U2. =220V,晶闸管导通角α=30?。
2只要设计一个带反电动势负载的三相桥式全控整流电路,对电路的带负载能力、输入与输出功率因数、谐波含有率及畸变等指标不作详细的规定。
三、设计计划第1天查阅相关材料,熟悉设计任务;第2天:主电路的确定;第3天:触发电路开关器件的选择;第4天:保护电路的设计及参数计算;第5天:设计总体电路图四、设计要求1. 主电路的设计及原理说明;2(触发电路设计,每个开关器件触发次序及相位分析;3(保护电路的设计,过流保护,过电压保护原理分析;4(各参数的计算(包括触发角的选择,输出平均电压,输出平均电流,输出有功指导教师:教研室主任:时间: 年月日摘要在某种程度上,随着性能优良的电力MOSFET和IGBT的推广应用,特别是近年来IGBT的制造及应用技术的进一步成熟,晶闸管相控整流电路的应用似乎受到了限制。
但是,由于晶闸管的耐高电压、大电流的能力在所有电力电子器件中具有无可比拟的优势,因此,使用晶闸管作开关器件的三相全控整流电路一般用于大功率的场合。
本次设计三相全控整流电路,主要设计触发电路,开关器件的选择。
为了防止电网电压及其他影响,又设计了过电压保护和过电流保护以及缓冲电路和滤波电路。
整体电路的设计是本设计的重点,具体参数的计算也是本设计的重点。
关键词:主电路;晶闸管;触发电路;保护电路目录第一章系统设计设计思路及系统框图...........................................................1 第二章主电路原理及电路图.. (2).3 第三章触发电路.....................................................................................3.1 触发电路的选择.................................................................................3 3.2 触发电路原理...........................................................................,,......3 第四章开关器件触发次序及相位分析...........................................................5 第五章保护电路原理及电路图.. (6)5.1 过电压保护.......................................................................................6 5.2过电流保护........................................................................................6 第六章缓冲电路及滤波网络 (8)6.1缓冲电路………………………………………………………………..…..….………8 6.2滤波电路 (8)第七章电路参数的计算..............................................................................9 第八章元器件参数的计算与选型................................................................10 8.1 晶闸管的选型.................................................................................. 10 8.2 主变压器的选型................................................................................10 8.3 触发电路各元件的参数.. (10)10 8.4 阀侧整流式阻容保护电路参数..............................................................8.5 快速熔断器的选型.............................................................................11 8.6 霍尔元件及其调理电路的参数..............................................................11 8.7 缓冲电路元器件参数..........................................................................11 8.8 网侧RC星型吸收与滤网络参数............................................................11 第九章应用举例. (12)结论 (1)3 体会 (1)4 参考文献 (15)三相桥式全控整流电路的设计第一章系统设计设计思路及系统框图根据任务书的要求,本设计需要设计一个带反电动势负载的三相桥式全控整流电路,对电路的其他指标都未做出详细的规定。
电力电子技术毕业作业题目:三相桥式全控整流电路建模仿真学院:物理与电子学院指导老师:姓名:学号: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一、引言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Simtlink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。
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simPowerSystem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。
二、三相桥式全控整流电路的工作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图1 三相桥式全控整流电路控制的,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ud=ub-uc=ubc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uab、uac、ubc、uba、uca、ucb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=300赫,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uba=ub-ua。
KP2承受反向线电压ubc=ub-uc。
KP5承受反向线电压uca=uc-ua。
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、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simPowerSystem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:图2-1 三相桥式全控整流电路的仿真模型在模型的整流变压器和整流桥之间接入一个三相电压-电流测量单元V-I是为了观测方便。
整流器的输出电压和电流是通过多路测量器测量负载的电压和电流来实现的,当然也可以用电压和电流测量单元直接检测整流器输出单位和电流。
在整流器工作中保证触发脉冲与主电路同步很重要,仿真使用的6脉冲发生器是在同步电压过零时作为控制角a=0的位置,因此在整流变压器采用△/Y-11联结时,同步变压器也可以采用△/Y-11联结,同步信号的连接如图2-1所示。
在同步信号关系难以确定时,可以发挥仿真的特点,将三相同步信号以不同的顺序连接到6脉冲发生器的AB、BC、CA3个同步输入端,然后运行该模型,观察整流器输出电压波形,如果电压波形在一周期中6个波头连续规则,则该整流器的同步是正确的。
负载和控制角可以按需要设定。
1.设置模型参数三相桥式全控整流电路,电源相电压为220V,整流器输出电压为100V(相电压),观察整流器在不同负载,不同触发角时整流器输出电压、电流波形,测量其平均值。
1、电阻负载(R的值为5欧姆、a=30)(1)设置模型参数如下:1)电源参数设置:三相电源的电压峰值380V,频率为50HZ,相位分别为0、-120、-240.2)整流器变压器参数设置:一次绕组联结(wingding 1 connection)选择Delta(D11),线电压为380V;二次绕组联结(wingding 2 connection)选择Y,线电压为173v,在要求不高时变压器容量、互感等其他参数可以保持默认值不变。
3)同步变压器参数设置:一次绕组联结(wingding 1 connection)选择Delta(D11),线电压为380V;二次绕组联结(wingding 2 connection)选择Y,线电压为15v,其他参数可以保持默认值不变。
4)三相晶闸管整流器参数设置:使用默认值。
5)RLC负载参数设置:R的值为5欧姆,C的值为inf。
6)6脉冲发生器设置:频率为50HZ,脉冲宽度取1,选择双脉冲触发方式。
7)触发角设置:给定alph设置为30.2.仿真并观察结果设置的仿真参数如下:仿真时间为0.06S,数值算法采用ode15。
仿真参数设置完成后即可启动仿真,得到的仿真的如图4-1~4-6图所示。
图4-1 整流器输入的三相线电压波形图4-2 整流器输出的电压波形以及电阻负载时整流器输出的电流波形图4-3整流器输出电压平均值分析观察到的结果:将图4-1所示的三相电压波形与4-2所示的整流电压(图上部)和电流波形(图下部)相比较,整流后的电压是直流,而且波形与三相输入电压波形相对应。
整流电压平均值(见图4-3)与计算值Ud=2.34*100cos30V=202.6V相符。
因为是电阻负载,整流后的电压和电流波形相同,但Y轴坐标不同。
图4-4到图4-6所示分别为整流器交流侧的电流波形。
改变控制角可以观察在不同控制角下整流器的工作情况。
1.电阻电感负载(R的值为5欧姆、L的值为0.01h、a=60)在图2-1中修改负载RLC参数,R的值为5欧姆,L的值为0.01H,C的值为inf,同时将触发角设置为60.为了观察整流器输入电流和输出电压的谐波,在仿真模型中增加了傅立叶(Fourier)分析模块,修改后的仿真模型如图4-7所示。
图4-7三相桥式整流电路电阻电感负载(a=60)在仿真参数中设置仿真时间为0.16S,重新启动仿真,即可得到阻感负载时整流器输出电压和电流,如图4-8a、4-8b、4-8c所示:图4-8a a=60时整流器输出电压图4-8b 整流器输出平均电压图4-8c 整流器输出电流分析观察到的结果:由于电感是储能元件,电感中电流(见图4-8c)有以上升的过程,在启动仿真0.01s以后电流进入稳定状态,电流的脉动很少。
3.结论本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上,利用MATLAB面向对象的设计思想和电气元件的仿真系统,建立了基于Simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型,并对其进行了仿真研究。