1、精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業引言隨著社會生產和科學技術的發展，整流電路在自動控制系統、測量系統和發電機勵磁系統等領域的應用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路。三相全控整流電路的整流負載容量較大,輸出直流電壓脈動較小,是目前應用最為廣泛的整流電路。它是由半波整流電路發展而來的。由一組共陰極的三相半波可控整流電路和一組共陽極接法的晶閘管串聯而成。六個晶閘管分別由按一定規律的脈沖觸發導通，來實現對三相交流電的整流，當改變晶閘管的觸發角時，相應的輸出電壓平均值也會改變，從而得到不同的輸出。由于整流電路涉及到交流信號、直流信號以

2、及觸發信號，同時包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規電路分析方法顯得相當繁瑣，高壓情況下實驗也難順利進行。Matlab提供的可視化仿真工具Simulink可直接建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數，并且立即可得到任意的仿真結果，直觀性強，進一步省去了編程的步驟。本文利用Simulink對三相橋式全控整流電路進行建模，對不同控制角、橋故障情況下進行了仿真分析，既進一步加深了三相橋式全控整流電路的理論，同時也為現代電力電子實驗教學奠定良好的實驗基礎。1三相橋式全控整流電路工作原理1.1三相橋式全控整流電路特性分析圖1是電路接線圖。三相橋式全控整流電路圖是應用最為廣泛的整流電路，其電路圖如

3、下：圖1在三相橋式全控整流電路中，對共陰極組和共陽極組是同時進行控制的，控制角都是。由于三相橋式整流電路是兩組三相半波電路的串聯，因此整流電壓為三相半波時的兩倍。很顯然在輸出電壓相同的情況下，三相橋式晶閘管要求的最大反向電壓，可比三相半波線路中的晶閘管低一半。 為了分析方便，使三相全控橋的六個晶閘管觸發的順序是1-2-3-4-5-6，晶閘管是這樣編號的：晶閘管KP1和KP4接a相，晶閘管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。晶閘管KP1、KP3、KP5組成共陰極組，而晶閘管KP2、KP4、KP6組成共陽極組。 為了搞清楚變化時各晶閘管的導通規律，分析輸出波形的變化規則，下面研究幾個特

4、殊控制角，先分析=0的情況，也就是在自然換相點觸發換相時的情況。為了分析方便起見，把一個周期等分6段（見圖2）。在第（1）段期間，a相電壓最高，而共陰極組的晶閘管KP1被觸發導通，b相電位最低，所以供陽極組的晶閘管KP6被觸發導通。這時電流由a相經KP1流向負載，再經KP6流入b相。變壓器a、b兩相工作，共陰極組的a相電流為正，共陽極組的b相電流為負。加在負載上的整流電壓為ud=ua-ub=uab 經過60°后進入第(2)段時期。這時a相電位仍然最高，晶閘管KPl繼續導通，但是c相電位卻變成最低，當經過自然換相點時觸發c相晶閘管KP2，電流即從b相換到c相，KP6承受反向電壓而關斷。

5、這時電流由a相流出經KPl、負載、KP2流回電源c相。變壓器a、c兩相工作。這時a相電流為正，c相電流為負。在負載上的電壓為ud=ua-uc=uac再經過60°，進入第(3)段時期。這時b相電位最高，共陰極組在經過自然換相點時，觸發導通晶閘管KP3，電流即從a相換到b相，c相晶閘管KP2因電位仍然最低而繼續導通。此時變壓器bc兩相工作，在負載上的電壓為ud=ub-uc=ubc余相依此類推。1.2帶電阻負載時的工作情況(1)當a60°時，ud波形均連續，對于電阻負載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續 波形圖：a =0（圖3a）、a =30°（圖3b）、a =60&

6、#176;（圖3c） 圖3a =0º圖3b =30º圖3c =60º(2)當a>60°時，ud波形每60°中有一段為零，ud波形不能出現負值 波形圖： a =90°（圖4） 圖4 =90º(3)帶電阻負載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120° 1.3晶閘管及輸出整流電壓的情況表1時段IIIIIIIVVVI共陰級組中導通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陰級組中導通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓ua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=uba

7、uc-ua=ucauc-ub=ucb1.4 三相橋式全控整流電路定量分析(1)當整流輸出電壓連續時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載a60°時）的平均值為： (2)帶電阻負載且a >60°時，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為 ：Id=Ud /R 2仿真實驗參數設置：三相橋式全控整流電路，電源相電壓為220V，整流器輸出電壓為100V（相電壓），觀察整流器在不同負載，不同觸發角時整流器輸出電壓、電流波形。三相電源電壓設置為380V，頻率設為50Hz，相角相互相差120度。變換器橋設置相當于六個晶閘管，只要有適當的觸發信號，便可以使變換器在對應的時刻導通。設置同步電壓的頻率

8、跟脈沖寬度分別為50Hz和10%，“alpha_deg”是移相控制角信號輸入端，通過設置輸入信號給它的常數模塊參數便可以得到不同的觸發角a，從而產生給出間隔60 度的雙脈沖。選擇算法為ode23tb，stop time 設為0.1。仿真接線如圖5所示。 圖52.1電阻負載仿真 設置電路負載為純電阻性，R100。以下是分別在a=0 度，30 度，60 度,90度時的仿真結果a=0° a=30°a=60° a=90°2.2阻感負載仿真 設置電路負載為阻感性，R100，L10H。以下是分別在a=0 度，30 度，60 度,90度時的仿真結果 a=0°

9、 a=30°a=60° a=90°2.3帶反電動勢阻感負載仿真設置電路負載為阻感性，R100，L10H，反電動勢E25V。以下是分別在a=0 度，30 度，60 度,90度時的仿真結果 a=0° a=30°a=60° a=90°3仿真結果分析由仿真圖結合理論分析可知，上述波型圖是正確的。理論與仿真兩相驗證。通過以上的波型圖，我們可以得出以下結論：1. 對于純電阻性負載，當觸發角小于等于90°時，Ud波形均為正值，直流電流Id與Ud成正比，并且電阻為1歐姆，所以直流電流波形和直流電壓一樣。隨著觸發角增大，在電壓反向后

10、管子即關斷，所以晶閘管的正向導通時間減少，對應著輸出平均電壓逐漸減小，并且當觸發角大于60°后Ud波形出現斷續。而隨著觸發角的持續增大，輸出電壓急劇減小，最后在120°時幾乎趨近于0。對于晶閘管來說，在整流工作狀態下其所承受的為反向阻斷電壓。移相范圍為0120。2. 對于阻感性的負載，當觸發角小于60°時，整流輸出電壓波形與純阻性負載時基本相同，所不同的是，阻感性負載直流側電流由于有電感的濾波作用而不會發生急劇的變化，輸出波形較為平穩。而當觸發角大于等于60°小于90°時，由于電感的作用，延長了管子的導通時間，使Ud波形出現負值，而不會出現斷續

11、，所以直流側輸出電壓會減小，但是由于正面積仍然大于負面積，這時直流平均電壓仍為正值。當觸發角大于90°時，由于id太小，晶閘管無法再導通，輸出幾乎為0。工作在整流狀態，晶閘管所承受的電壓主要為反向阻斷電壓。移相范圍為090。電感能夠使電流輸出平穩；在沒有續流二極管的情況下，晶閘管的導通時間得到延長，而當加入續流二極管后，電流通過二極管續流，二極管續流功率損耗較小，這時輸出電流相對來說就較不加續流二極管時要小，而輸出電壓相對來說卻要大些。3. 對于反電動勢負載由于有反電勢的作用，直流側輸出電壓相對于之前，會在原來的基礎上減去一個反電勢輸出，所以平均輸出電壓減小25V，相對的輸出直流電流

12、也在原來的基礎上減小。輸出電壓越接近25V，輸出電流也更接近于0。4小結 通過仿真和分析，可知三相橋式全控整流電路的輸出電壓受控制角和負載特性的影響，通過應用Matlab的可視化仿真工具Simulink對三相橋式全控整流電路的仿真結果進行了詳細分析，并與常規電路理論分析方法所得到的輸出電壓波形進行比較，進一步驗證了仿真結果的正確性。采用MatlabSimulink對三相橋式全控整流電路進行仿真分析，避免了常規分析方法中繁瑣的繪圖和計算過程，得到了一種直觀、快捷分析整流電路的新方法。應用MatlabSimulink進行仿真，在仿真過程中可以靈活改變仿真參數，并且能直觀地觀察到仿真結果隨參數的變化情況。5參考文獻1 王兆安, 黃俊.電力電子技術.機械工業出版社（第四版），20042 侯云海,薛鵬,王輝,盧秀和. 新式電感型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術, 2004年6月25日第21卷第3期3 劉跟平、湯永德、王國君、侯云海. 基于電感非線性阻抗變換的一種新型高效整流電路.長春工業大學學報（自然科學版）, 2008年7月第28期增刊 4 路秋生. 功率因數校正技術與應用.機械工業出版社，2006.25 孫屹 吳磊.Simulink通信仿真開發手冊.國防工業出版社，2004本科生課程設計成績評定表姓 名性