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基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究
摘要
本文以三相桥式全控整流电路为研究对象，设计了基于Matlab的仿真实验，并对仿真结果进行了分析。在仿真中，我们对三相交流电源进行了整流，通过对观测电路的实时监测和处理，获得了整流后的输出波形。仿真结果表明，本文所设计的三相桥式全控整流电路能够实现稳定的直流输出，并能够在一定程度上对电源进行滤波，降低功率因数和谐波失真。
关键词：三相桥式整流电路；全控；Matlab仿真；电源滤波
Abstract
Thispaperfocusesonthesimulationstudyofthree-phasebridgefullycontrolledrectifiercircuitbasedonMatlab,andanalyzesthesimulationresults.Inthesimulation,werectifythree-phaseACpowerandobtaintheoutputwaveformthroughreal-timemonitoringandprocessingoftheobservationcircuit.Thesimulationresultsshowthatthethree-phasebridgefullycontrolledrectifiercircuitdesignedinthispapercanachievestableDCoutputandfilterthepowersupplytoacertainextent,reducingpowerfactorandharmonicdistortion.
Keywords:Three-phasebridgerectifiercircuit;Fullycontrolled;Matlabsimulation;Powersupplyfiltering
一、引言
全控整流电路是目前工业生产中广泛应用的电力电子转换器之一，它能够将交流电源转换为稳定的直流电源并对电源进行一定的滤波，从而提高工业生产中的效率和稳定性。三相桥式全控整流电路作为全控整流电路中的一种，具有结构简单、控制方便、效率高等优点，在工业生产中得到了广泛应用。
Matlab作为工程领域中广泛使用的计算软件之一，具有强大的仿真分析能力和可视化效果，可以模拟各种电子电路的运行情况。因此，本文基于Matlab设计了三相桥式全控整流电路的仿真实验，并对仿真结果进行了分析。
二、设计原理
三相桥式全控整流电路的基本原理如下：
如图1所示，三相桥式全控整流电路由六个可控晶闸管和相应的对角二极管组成。通过对晶闸管的触发控制，使其在适当的时候导通，从而将电源中的交流信号转换为直流信号。在这个过程中，必须对电路进行有效的滤波和调制，才能获得稳定、纯净的直流输出。
整流电路采用三相交流电源，如图2所示。为了实现整流的效果，我们需要使得三相中的任意两相之间的电压之差不为负数。因此，在正半周中，我们需要使得VAB、VBC、VCA中的两个电压之差不为负数，在负半周中则需要使得其值变为正数。
图1三相桥式全控整流电路
图2三相交流电源电压波形
三、Matlab仿真实验
为了验证设计原理的正确性，并进一步研究整流电路在实际应用中的表现，我们采用Matlab进行三相桥式全控整流电路的仿真实验。在仿真中，我们使用了Matlab提供的Simulink模块以及PowerElectronicsToolbox部件，构建了基于三相桥式全控整流电路的仿真模型，如图3所示。
图3三相桥式全控整流电路仿真模型
在仿真模型中，我们对三相交流电源进行了整流，并通过三个运算放大器对电路中的电压进行实时监测和处理。其中，第一个运算放大器用于对输出端的电压进行滤波，第二个运算放大器用于对电路中的电压进行比较，以便确定晶闸管的触发瞬间，第三个运算放大器用于限制晶闸管的电流，以保证电路的稳定性。最终，我们获得了基于三相桥式全控整流电路的仿真结果，并对其进行了分析。
四、仿真结果分析
在仿真中，我们通过示波器对整流电路的输出波形进行了观测，如图4所示。
图4三相桥式全控整流电路输出波形
通过对图4中的波形进行分析，我们可以发现，在整流电路中，输出的直流电压呈现为稳定的直线状，无明显的纹波和谐波，且其波形形状与正弦波十分接近。这说明在本文所设计的三相桥式全控整流电路中，晶闸管的触发瞬间得到了有效的控制，并且整流电路也能够对电源进行一定程度的滤波。
此外，在图4中也可以发现，输出电压的平均值约为313V，与输入电压相差不大，且输出电流的波动范围相对较小，进一步说明本文所设计的电路能够实现稳定的直流输出。
综上所述，基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真实验表明，本文所设计的电路能够实现稳定的直流输出，并能够在一定程度上对