三相桥式整流电路报告 3页

五邑大学 电力电子技术课程设计报告 题 目： 三相桥式整流电路的 MATLAB 仿真 院 系 00000000 专 业 00000000 班 级 00000000 学 号 00000000 学生姓名 00000000 指导教师 00000000 电力电子技术课程设计报告 三相桥式整流电路的 MATLAB 仿真 一、 题目的要求和意义 利用 MATLAB 软件中的 SIMULINK 对三相桥式整流电路进 行建模、仿真，设置参数，采集波形。输入三相电压源，线 电压取 380V，50Hz，内阻 0.002 欧姆。利用六个晶闸管搭建 三相桥式整流电路的模型。负载为纯电阻负载，电阻取 1 欧 姆，仿真时间取 0.12s，设置相关参数，利用示波器查看仿真 波形，设置触发角为 60°并将 Ud、Id、UVT1 波形记录下来。 当负载为阻感负载，电阻取 1 欧姆，电感 10mH，仿真时间取 0.12s，设置相关参数，利用示波器查看仿真波形，并将 Ud、 Id、UVT1 波形记录下来。故障波形的采集：当触发角为 60 度时，将 2 号晶闸管断开，查看电阻负载下的输出电压 Ud 的 波形，记录下来，并分析故障现象。 交流-直流变换装置又称整流器，用于将交流电转变为直 流电，并在整流的同时对直流电压电流进行调节，以符合用 电设备的要求。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。三 相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较 小,是目前应用最为广泛的整流电路。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。 二、 基本原理 晶闸管三相整流电路由整流变压器、六个桥式连接的晶 闸管、负载和触发器等组成。主电路结构原理如图 1 所示。 图 1 三相整流电路原理图 晶闸管按从 1 至 6 的顺序导通，将晶闸管按图示的顺序 编号，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，导通顺序为 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 2 电力电子技术课程设计报告 使用三相全桥整流时，负载相当于接在两相的线电压上， 而线电压的最高值每个周期会交换六次，线电压波峰的交点 为自然交换点，当触发角α=0 时，整流出的电流为一个周期 内有六个波峰的直流电，它们的电压波形如图 2 所示。 图2 三相桥式全控整流电路电阻负载α=0时的电压输出 波形 将波形中的一个周期等分为六段，每段为 60 度，每一段 中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表1所示。时段 共 阴极中导通的晶闸管 共阳极中导通的晶闸管 整流输出电压 Ud Uab Uac Ubc Uba Uca Ucb 1 VT1 2 VT1 3 VT3 4 VT3 5 VT5 6 VT5 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 表 1 晶闸管导通顺序 3 电力电子技术课程设计报告 六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现 对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输 出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。 以线电压的 过零点为时间坐标的零点，当负载为纯电阻负载是，只要触 发角少于 60°，负载电流就能连续。当为阻感负载时，此时 负载电压连续，而负载电流的波动幅度的大小取决于电感的 大小，当电感值比较大时，负载电流波动将会很小， 当α>60°，即使线电压过零为负值时，相应的晶闸管仍 会导通，即电流仍然是连续的。当α=90°时，线电压为正的 导通部分与为负时的面积相等，则在一个周期内，负载电压 为零，故阻感负载时，触发角不能大于 90°。可得当整流输 出电压连续时的平均值为（阻感负载α≤90°或电阻负载α ≤60°时）： Ud?1?32?36U2sin?td(?t)?2.34U2cos? (1) 3 带电阻负载且α＞60°时，此时的负载电压和电流都不 连续，整流电压平均值为： Ud3?3?6U2sin?td(?t)?2.34U2?1?cos? (2) ?3?三、 仿真模型 1、纯电阻负载 纯电阻负载仿真电路如图 3。 图 3 三相桥式全控整流电路纯电阻负载时的仿真电路 4 电力电子技术课程设计报告 三相电源的相电压有效值为 220V，频率为 50HZ，电源内 阻设为 0.002Ω，负载为纯电阻负载，电阻取 1Ω。仿真时， 设定触发角为 60°，根据各个晶闸管的导通关系，可以得到 每个晶闸管的导通延时为： VT1 延时：0.02/4 VT2 延时： 0.02/6+0.02/4 VT3 延时：0.04/6+0.02/4 VT4 延时： 0.06/6+0.02/4 VT5 延时：0.08/6+0.02/4 VT6 延时：0.10/6+0.02/4 设置好参数后得到输出电压 Ud、输出电流 Id 波形如图。 图 4 α=60°时纯电阻负载下输出电压 Ud 图 5 α=60°时纯电阻负载下输出电压 Id 利用公式计算纯电阻负载下 Ud、Id 的平均值： Ud?1?32?36U2sin?td(?t)?2.34U2cos? 3Ud?2.34*220*cos?60V Ud=257.4V Id= Ud=257.4A R5