基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究(1)_图文(精)

基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究

黄江波k2

(1.长江师范学院,重庆408100}2.重庆大学电气工程学院,重庆400044

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。这里在研究全控整漉电路理论基础上, 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,对输出电压、控制角、故障现象以及负载特性进行了动态仿真与研究。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。从而为电力电子教学及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

中豳分类号:TN710文献标识码:A 文章编号:1004—373X(201008—0202"03

Research and Simulation of Three-phase Full-bridge Control Rectifier Circuit Based on Matlab 。HUANG Jiang-b01’2

(1.Yangtze Normal University,Chongqing 408100,Chinat

2.Electrical Engineering College。Chongqing Universify。Chongqing

400044,China

Abstract:Three-phase full—bridge control rectifier circuit plays an impoltant role in the modern power electronic technolo。 gy.The simulation model of three-phase bridge controlled rectifier circuit is established with the visualization simulation tool Simulink of Matlab and by fun—bridge control rectifier circuit theory.The dynamic Simulation and analysis of output voltage, controlling angle,fault phenomenon and load characteristics were performed.The results show that the simulating model is correct,and has a series of merits such as high speed,agility,convenience,intuition and SO on.Therefore,an efficient auxiliary implement is offered for the design of power electronic circuit.

Keywords:Matlab;rectifier circuit;dynamic simulation;modeling

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13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[1≈]。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。

1电路的构成及工作特点

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(VT。了VT¨VTj和

收稿日期:2010—01—16

基金项目:国家自然科学基金资助项目(40874094

202 三相半波共阳极接法(VT。,VT。,VT。的串联组合。

Z f 。 f 2f

、’:

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2f 2l Z f

图1三相桥式全控整流电路原理图

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VT。一 VT2一VT。一VT。一VTj—VT。;共阴极组T1,T。,Tj的脉冲依次相差27c/3;同一相的上下两个桥臂,即vT,和 VT;,VT。和VT。,VTj和VT:的脉冲相差兀,给分析带来了方便;当d 一0时,输出电压砜一周期内的波形

万方数据

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>O时,仉的波形出现缺口,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,口的移相范围是0~2n/3; 当O≤a≤7r/3时,电流连续,每个晶闸管导通

27/3;当7/3≤口≤2n/3时,电流断续,每个晶闸管导通小于 2n/3。23a一7(/3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。

2建模及仿真

2.1建模

根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simu-link内的模块建立仿真模型如图2所示,设置三个交流电压源玑,u,K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。

图2三相桥式全控整流电路仿真模型

2.2参数设置及仿真

三相电源的相位互差120。,交流峰值电压为 100V,频率为60Hz。晶闸管的参数为:R,,=0.001Q, 己。。=0.0001H,Vf=0V,R。=50Q,C。=250X 10~。负载电阻性设R=45Q,电感性负载设L一1H。脉冲发生器脉冲宽度设置为脉宽的50%,脉冲高度为5V, 脉冲周期为0.0167S,脉冲移相角随着控制角的变化对“相位角延迟”迸行设置。

(1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,负载为阻感特性。

当触发角口一o。时的输出电压波形如图3所示。

图3触发角口一0。时的输出电压波形图

当触发角a一60。时的输出电压波形如图4所示。

图4触发角a一60。时的输出电压波形图

当触发角口一90。时的输出电压波形如图5所示。

图5触发角8—90。时的输出电压波形图,

从以上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。

(2由于高压强电流的情况,整流电路晶闸管很容易出现故障。假设以下情况对故障现象进行仿真分析, 当a一30。,负载为阻感性时,仿真分析故障产生的波形情况。只有一个晶闸管故障波形如图6所示。

图6一个晶闸管故障波形图

同一相的两个晶闸管故障波形如图7所示。

图7同一相的两个晶闸管故障波形图

不同桥且不同相的两个晶闸管发生故障时的仿真波形如图8所示。

图8不同桥但不同相的两个晶闸管故障波形图

从以上故障仿真波形图来看,不同的晶闸管出现故

203

万方数据

■■圈■—圈■

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障时,产生的波形图是不一样的,所以,通过动态仿真能 [2]潘文霞,范永威,陆小花,等.Matlab在电路教学中的三种

有效知道整流电路出现故意时候的工作情况,同时也加应用方法[J].电力系统及其自动化学报,2006;。18(1:

深对三相全控整流电路的理解和运用。

川酽儿厶

[33WANG Jiu-he,YIN

Hong-ren,ZHANG

Jin-long,et a1.

3

绪

语

Studyl-bn power decoupling control of three phase voltage

SOUrce

PWM rectiffersFCl.FS.】.].POWer Eleetronics and

通过仿真和分析,可知三相桥式全控整流电路的输

M。tion c。nt,。l

c。nf。二ne—e,-2006.。

出电压受控制角a和负载特性的影响,文中应用Mat一

[4]郭淑霞,高颖,刘志斌,等.基于M。t1。b的数字通讯系统

lab的可视化仿真工具Simulink对三相桥式全控整流

仿真研究[J].探测与控制学报,2006,28(1:52—55. 电路的仿真结果进行了详细分析,并与相关文献中采用

[5]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的Matlab仿真

常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较,进 [M].北京:机械工业出版社,2006.

一步验证了仿真结果的正确性。采用Matlab/Simu一 [6|张叠群,曾岳南,罗彬.单相PWM整流器能量双向传输的 link对三相桥式全控整流电路进行仿真分析,避免了常实现技术[J].电子设计与应用,2008(6:,118—120?

规分析方法中繁琐的绘图和计算过程,得到了一种直 r7]徐德鸿?电力电子系统建模及控制[M]?北京:机械工业出

观、快捷分析整流电路的新方法。应用Matlab/Simu一”1一…“

一

link进行仿真,在仿真过程中可以灵活改变仿真参数, [83主篙曩毫亨赛晨_技术计算机仿真实验‘Ml北京:电子工

并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。应 1]sETHAKuL Pana。it,c KAG i

一 _-9SOMKUN Sakda.HUN V

用Matlab对整流电路故障仿真研究t时,可以判断出不 boon.Novel

cont,01techniau。of。ingle-phase

PWM rectifi-

同桥臂晶闸管发生故障时产生的波形现象,为分析三相 er

by compensating

oUtput

ripple,oltage[c]//lndustrial

桥式整流电路打下较好的基础,是一种值得进一步应用Technology:IC

IT

2005。IEEE

Intemrnational

Conference

推广的功能强大的仿真软件,同进也是电力电子技术实 IS.1.].Is.n.],2005:969—974.

验较好辅助工具。

[103胡学芝.基于Matlab的三相电压型PWM整流器建模与

仿真rJ-I.自动化与仪器仪表,2005(6:73—75.

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作者简介:黄江渡

男。1975牟出生,重庆垫江人,硕士,讲师。研究方向为电力电子及人工智能控制。

(上接第201页

像中各个像素的像素值。在成像系统对各个位置点扫描后,得到格式为z*Y*t 的太赫兹成像数据,通过对各个像素点的数据进行归一化处理,可以得到待测样品的太赫兹灰度图像。

3

结语

介绍的太赫兹成像数据采集系统,是针对P4—42热释电探测器的。它利用凌华公司的PCI一9812数据采集卡进行数据采集,并传输给计算机重建图像,可以实现对太赫兹成像的扫描控制、数据采集和图像重建等功能。对于太赫兹成像的实际应用具有一定的意义。

参考文献

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作者简介:罗

闯

男,1983年出生,硕士研究生。主要研究方向为测试计量技术与仪器。赵书俊

男,1960年出生,教授,博士生导师。

204

万方数据

基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究

作者:黄江波

作者单位:长江师范学院,重庆,408100;重庆大学,电气工程学院,重庆,400044

刊名:

现代电子技术

英文刊名:MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE

年,卷(期:2010,33(8

被引用次数:0次

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与控制角以及负载特性的关系进行了详细的仿真分析.结果表明,仿真波形与常规分析方法得到的结果具有一致性,从而得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法.

7.学位论文闫淑群二十四脉波可控整流电路故障在线诊断 2007

电力电子电路在线故障诊断是一个具有重要意义的课题,它是适应工程实际需要而形成的一门交叉性的综合学科.多脉波可控整流电路广泛应用于城市地铁、轨道交通的牵引等电气传动行业,也是许多工业生产中的关键设备.目前,国外及国内部分学者对六脉波,十二脉波整流电路进行了大量的研究,也

取得了显著的成果,但对于纹波系数更小的多脉波整流电路的研究较少.因此,本文对二十四脉波整流电路故障诊断进行了理论分析和仿真实验研究. 文中首先对故障诊断的发展概况、诊断目的和意义进行了介绍,分析了大功率电力电子装置故障诊断的研究现状及特点,接着制定了本课题研究方案 .内容主要包括理论分析和仿真实验两个方面.在理论分析方面,本文分别对两种不同电路拓扑的24脉波可控整流电路在正常运行及故障状态下的整流电压波形进行了详细分析和研究,按照电压波形对故障状态进行了总结和归类,并分别采用了不同的诊断方法.对于不带平衡电抗器的二十四脉波可控整流电路 ,利用二值逻辑符号建立相应的24维故障特征向量,根据诊断对象输出波形的特殊性,提出了一种该电路故障诊断定位的新思路,实现了从故障特征向量到定位向量的直接变换,首次成功地解决了这种电路的故障在线诊断问题,并利用Matlab软件进行了仿真.仿真实验结果表明,此方法能快速准确地诊断

出不带平衡电抗器的二十四脉波可控整流电路的各种故障.对于带三个平衡电抗器的二十四脉波可控整流电路,先对可控整流电路的输出电压波形采样,再作信号预处理,然后根据故障特征向量的维数M进行分类,确定使用多个并联子网络中的一个,

利用BP子网络识别出故障类.最后根据三值逻辑编码中第一处出现异常信息的位置诊断出故障类中的具体故障元.提出的诊断算法首次成功地解决了此类复杂整流电路的故障在线诊断问题,并且利用Matlab软件进行仿真实验,结果表明此方法能

够快速准确地同时诊断出带三个平衡电抗器的二十四脉波可控整流电路的各种故障.以上两种不同电路拓扑的24脉波可控整流电路的仿真结果证明,这两种在线诊断方法可行,且诊断效果正确、快速、及时,为其工业化应用打下良好的技术基础.此外,还

利用小波变换对二十四脉波可控整流电路故障诊断方法进行了研究.利用小波变换模极大值的信号奇异性诊断出故障类中的具体故障元,由仿真结果可知使用此方法可以诊断小类.

8.期刊论文王吉校 . 钱希森 . 任开春基于移相电抗器的三相无源PFC整流电路的Matlab仿真 -电气应用 2007,26(11 介绍移相电抗器在三相无源PFC电路中的工作原理,在对大电容滤波的三相不控整流电路进行仿真分析的基础上,给出了基于移相电抗器的三相无源 PFC整流电路.该电路主要通过在原有电路中加入三相移相电抗器和12脉波整流器来实现三相整流电路功率因数校正和降低输入电流总谐波畸变的目的.通过优化参数配置,仿真结果显示功率因数由0.456提高到0.987,输入电流总谐波畸变THD下降到0.1以下.

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三相桥式全控整流电路

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。

三相桥式全控整流

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。

三相桥式全控整流电路的设计与仿真

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

三相桥式全控整流电路

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。

matlab电力电子仿真教程

MATLAB在电力电子技术中的应用 目录 MATLAB在电力电子技术中的应用 (1) MATLAB in power electronics application (2) 目录 (4) 1绪论 (6) 1.1关于MATLAB软件 (6) 1.1.1MATLAB软件是什么 (6) 1.1.2MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7) 1.1.3MATLAB软件的基本操作方法 (10) 1.2电力电子技术 (12) 1.3MATLAB和电力电子技术 (13) 1.4本文完成的主要内容 (14) 2MATLAB软件在电路中的应用 (15) 2.1基本电气元件 (15) 2.1.1基本电气元件简介 (15) 2.1.2如何调用基本电器元件功能模块 (17) 2.2如何简化电路的仿真模型 (19) 2.3基本电路设计方法 (19) 2.3.1电源功能模块 (19) 2.3.2典型电路设计方法 (20) 2.4常用电路设计法 (21) 2.4.1ELEMENTS模块库 (21) 2.4.2POWER ELECTRONICS模块库 (22) 2.5MATLAB中电路的数学描述法 (22) 3电力电子变流的仿真 (25) 3.1实验的意义 (25) 3.2交流-直流变流器 (25)

3.2.1单相桥式全控整流电路仿真 (26) 3.2.2三相桥式全控整流电路仿真 (38) 3.3三相交流调压器 (53) 3.3.1无中线星形联结三相交流调压器 (53) 3.3.2支路控制三角形联结三相交流调压器 (59) 3.4交流-交流变频电路仿真 (64) 3.5矩阵式整流器的仿真 (67)

基于Matlab-Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真..

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.

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。

三相桥式全控整流电路

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°。

三相桥式全控整流电路系统

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

基于Matlab 的单边带调幅电路仿真

西南科技大学 专业综合设计报告 课程名称：电子专业综合设计 设计名称：基于Matlab 的单边带调幅电路仿真 姓名： 学号: 班级：电子0902 指导教师：郭峰 起止日期：2012.11.1-2012.12.30 西南科技大学信息工程学院制

专业综合设计任务书学生班级：电子0902 学生姓名：邓彪学号：20095885 设计名称：基于Matlab 的单边带调幅电路仿真 起止日期：2012.11.1-2012.12.30指导教师：郭峰 专业综合设计学生日志

专业综合设计考勤表 专业综合设计评语表

基于Matlab的单边带调幅电路仿真 一、设计目的和意义 1．加深理解模拟线性单边幅度调制（SSB）的原理。 2．熟悉MATLAB相关函数的运用。 3．掌握参数设置方法和性能分析方法。 4．掌握产生单边调幅信号的方法和解调的原理。 5．通过利用MATLAB实现单边调幅信号的调制和解调了解相干解调的重要性。 二、设计原理 1．SSB调制原理 信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号,实现频率的搬移,使有用信号容易被传播。单边带调幅信号可以通过双边带调幅后经过滤波器实现。 单边带调幅方式是指仅发送调幅信号上、下边带中的一个信号。 双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。 产生单边带调幅信号的方法有：滤波法、相移法。 2. 滤波法 滤波法产生SSB信号的模型如下图所示 图2.1 滤波法调制图 LPF、HPF需要理想的形式 ,但是实际上是做不到的 ,过渡带不可能是0。 因此需要采用多级调制[6]。

三相桥式全控整流电路

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Matlab仿真

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)

基于Matlab_Simulink的电工学电路仿真

信息科学 基于Matlab/Sim ulink的电工学电路仿真 朱霞清 （山东英才学院机械制造及其自动化工程学院，山东济南250104） 引言 目前,《电工学》课程所涉及的理论和技术应用十分广泛,发展迅速,并且日益渗透到其他学科领域,在我国社会主义现代化建设中具有重要的作用。《电工学》课程是高等学校工程类专业的一门技术基础课程,是我校面向机械制造、电气自动化、计算机信息技术、建筑工程等工科类专业开设的一门技术基础课程。这门课程知识覆盖面广,理论严密,逻辑性强,且有广阔的工程背景,其教学内容中有许多教学难点过于抽象,用传统的教学模式教师无法讲解清楚,学生也难以理解和接受。因此在电工学的教学过程中可以借助其他方式来加强教学效果。Matlab由于其本身具有的特点成为电类课程教学中的一个重要的工具。 1MA IAB简介 M ATLAB是Matrix Laboratory的缩写,其核心是一个基于矩阵运算的快速解释程序,它以交互式接受用户输入的各项指令,输出计算结果,它提供了一个开放式的集成环境,用户可以运行系统提供的大量的命令,包括数值计算和图形绘制等。Simulink是基于M ATLAB语言环境下的一个集成软件包,具有框图界面和交互仿真功能的动态系统建模、仿真和综合分析等功能。Simulink处理的系统包括:线性、非线性系统,离散、连续及混合系统,单任务、多任务离散事件系统,用户只需在Simulink提供的图形用户界面GUI上,对所需要的系统模块进行鼠标的简单拖拉操作,就可构造出复杂的仿真和分析模型。 M ATLAB提供很多工具箱,以MATLAB6.5为例,在电工学CAI中,分析和计算所要用到的Simulink工具库模块库集主要有: (1)Simulink库集;(2)PowerSystems库集(PSB);(3)Extra Simulink库集。 2电工学电路的仿真 2.1直流电路求解 利用Matlab分析电路时,应该首先对电路进行分析,列出电流方程和电压方程,然后将方程用矩阵形式表示,最后用Matlab求解矩阵的方法得到所求电流和电压。 如图所示,已知,,, ,,采用支路电流法列写支路电流方程和回路电压方程。 列出方程为: 上面这个三元一次方程组可以改写为下 面矩阵的形式 定义上面这个方程最左边这个矩阵为系 数矩阵A,第二个矩阵为电流矩阵I,右边这个矩 阵为U,因此可得到A.I=U,所以电流矩阵 I=A-1U。可在matlab窗口键入如下指令: <

三相桥式全控整流电路仿真..

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。

三相桥式全控整流电路设计

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

用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析

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

三相桥式全控整流系统

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