基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究-图文(精).doc

用simulink对三相桥式全控整流电路进行仿真研究姓名：刘佰兰学校：中山大学学号：09382014专业：自动化摘要：三相桥式全控整流电路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。这里结合全控整流电路理论基础采用Matlab的仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路的进行仿真对输出参数进行仿真及验证进一步了解三相桥式全控整流电路的工作原理。关键词：simulink三相桥式全控整流仿真一、研究背景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。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。它是由半波整流电路发展而来的。由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串联而成。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。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。二、三相桥式全控整流电路工作原理1.三相桥式全控整流电路特性分析图1是电路接线图。三相桥式全控整流电路图是应用最为广泛的整流电路其电路图如下：图1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。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ud=ua-ub=uab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ud=ua-uc=uac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ud=ub-uc=ubc余相依此类推。2.带电阻负载时的工作情况：(1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波形图：a=0（图3a）、a=30（图3b）、a=60（图3c）(2当a>60时ud波形每60中有一段为零ud波形不能出现负值波形图：a=90（图3d）(3带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是1203.晶闸管及输出整流电压的情况如表1所示：表1时段IIIIIIIVVVI共阴级组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阴级组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压ua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb图3aα=0º图3bα=30º图3cα=60º图4dα=90º4.三相桥式全控整流电路定量分析(1当整流输出电压连续时（即带阻感负载时或带电阻负载a≤60时）的平均值为：(2带电阻负载且a>60时整流电压平均值为：输出电流平均值为：Id=Ud/R三、仿真实验仿真接线如图5所示。图5参数