09电牵1班19号
李梦迪（20090210010601）
电气与电子工程学院
三相桥式全控整流电路仿真论文
摘要：本次实验的题目是三相桥式全控整流电路的设计，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。
关键词：三相桥式 MATLAB 整流 一、前言
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。
二、三相桥式全控整流电路的原理分析
2.1三相桥式全控整流电路原理图
图1 三相桥式全控整流电路
2.2三相全控桥的工作特点
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。
⑵ 对触发脉冲的要求：
按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。 共阴极 组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120。 共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。
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。
⑶ ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样, 故该电路为6脉波整流电路。
⑷ 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
三、单相交流调压电路的建模与仿真 3.1建立MATLAB仿真模型
图2 三相桥式全控整流电路模型
3.2参数设置
双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图3、图4、图5、图6、图7、
图8、图9所示。
图3 交流电压源Va模块参数
图4 交流电压源Vb模块参数
图5交流电压源Vc模块参数
图6 同步脉冲发生器模块参数
图7 触发脉冲控制角常数设置
图8 触发脉冲封锁常数设置
图9 负载模块参数
系统仿真参数设置如图10所示。
图10系统仿真参数
四、三相桥式全控整流电路的仿真波形
4.1电阻性负载时的仿真波形。
调试出：α＝0°时输出电压和电流波形
α＝60°时输出电压和电流波形（如图所示） α＝90°时输出电压和电流波形（如图所示）
带纯电阻负载α＝60°
带纯电阻负载α＝90°
当a ≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续。
a >60时，ud波形每600中有一段为零。一旦ud降为零，id也降为零，流过晶闸管的电流即降为零，晶闸管关断，输出整流电压ud为零，波形ud不能出现负值。
带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120
4.2电阻电感负载时的仿真。
调试出：α＝0°时输出电压和电流波形
α＝30°时输出电压和电流波形（如图所示） α＝90°时输出电压和电流波形（如图所示）
带阻感负载α＝30°
带阻感负载α＝90°
当a ≤60时， ud波形均连续，电路的工作情况与带电阻负载十分相似。阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流id的波形可近似为一条水平线。
a >60时， 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。电阻负载时，ud波形不会出现负的部分，阻感负载时，ud波形会出现负的部分。
带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90 。
五、三相桥式全控整流电路的仿真分析
对于三相桥式全控整流电路，整流输出电压Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样。在电阻负载的波形中：因为电阻负载时id的波形与Ud的波形一致，一旦Ud降到零，id也降至零，晶闸管关断，输出电压为零因此Ud波形不能出现负值。在阻感负载的波形中：此时由于电感的作用，Ud波形会出现负的部分。
六、三相桥式全控整流电路总结及体会
本次实验，是要通过调节触发电路产生的脉冲信号的延迟角度来对晶闸管进行控制，不同的触发角会得到不同的输出电压电流的波形。我们需要借助MATLAB这一个功能强大的软件，在MATLAB中找到所有的原件并连接好电路图，用示波器结合电压表，电流表去观察输出电压输出电流的波形，也就是负载电压负载电流的波形。这种方法很直观，很方便，让我们对结果的把握更加准确。通过这次
操作使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次实验，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。
七、参考文献
[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）.北京：机械工业出版社.2009.5
[2] 苏玉刚等．电力电子技术[M]．重庆：重庆大学出版社，2003． [3] 刘卫国 主编 《MATLAB程序设计与应用》（第2 版）北京：高等教育出版社，2006
[4] 洪乃刚 主编 《电力电子，电机控制系统的建模和仿真》北京：机械工业出版社，2002
[5] 王云亮.电力电子技术第一版.北京.电子工业出版社2004.8
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