三相橋式半控整流電路理論及MATLAB仿真實(shí)現(xiàn).doc

三相橋式半控整流電路整流電路是電力電子技術(shù)中最為重要，也是應(yīng)用得最為廣泛的電路，不僅應(yīng)用于一般工業(yè)領(lǐng)域，也廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及其他領(lǐng)域。三相橋式半控整流電路的相關(guān)參數(shù)和不同性質(zhì)負(fù)載的工作情況進(jìn)行對(duì)比分析與研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，這不僅是電力電子電路理論學(xué)習(xí)的重要一環(huán)。三相橋式整流電路里，在任何瞬間，只要控制晶閘管的導(dǎo)通，相串聯(lián)的另一個(gè)器件是一個(gè)不可控二極管，所以稱為半控整流電路。三相橋式半控整流電路由共陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽(yáng)極接法的三相半波不可控整流電路串聯(lián)而成，因此，這種電路兼有可控和不可控的特性。共陽(yáng)極組3個(gè)整流二極管總是在自然換相點(diǎn)換流，使電流換到比陰極電位更低的一相；而共陰極組3個(gè)晶閘管則要在觸發(fā)后才能換到陽(yáng)極電位高的一個(gè)。輸出整流電壓Ud的波形是三組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管的控制角理，可獲得02.34U2(變壓器二次側(cè)電壓)的直流電壓。圖1中VTl、VT3和VT5為觸發(fā)脈沖相位互差120o的晶閘管，VD2、VD4和VD6為整流二極管，由這6個(gè)管子組成三相橋式半控整流電路。它們的導(dǎo)通順序依次為：VT1-VD2-VT3-VD4-VT5-VD6。假定負(fù)載電感L足夠大，可以認(rèn)為負(fù)載電流在整個(gè)穩(wěn)態(tài)工作過程中保持恒值，因此不論控制角a為何值，負(fù)載電流如總是單向流動(dòng)，而且變化很小。一個(gè)周期中參與導(dǎo)通的管子及輸出整流電壓的情況如下圖所示：時(shí)段共陰極組導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組導(dǎo)通的晶閘管VD6VD2VD2VD4VD4VD6整流輸出電壓UdUa-ub=uabUa-uc=uacUb-uc=ubcUb-ua=ubaUc-ua=ucaUc-ub=ucb以下分析帶電阻負(fù)載的情況：晶閘管觸發(fā)角=0o時(shí)，對(duì)于共陰極組所接的3個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓最高的1個(gè)導(dǎo)通；同理，對(duì)于共陽(yáng)極組陰極所接交流電壓最低的1個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中總是各有1個(gè)管子處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載電壓為某個(gè)線電壓。圖l中各個(gè)管子均在自然換相點(diǎn)處換相，從輸入電壓與負(fù)載線電壓的對(duì)照來(lái)看，自然換相點(diǎn)既是各線電壓的交點(diǎn)，又是各相電壓的交點(diǎn)。從線電壓波形可以看出由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最大的相電壓，而共陽(yáng)極組中對(duì)應(yīng)的是最小的相電壓，所以輸出電壓Ud對(duì)應(yīng)為2個(gè)相電壓相減，是線電壓中最大的1個(gè)，因此，輸出直流電壓波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。只要共陰極組中有晶閘管導(dǎo)通，共陽(yáng)極組中就會(huì)有二極管續(xù)流。當(dāng)a60o時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣也是連續(xù)的，a60o時(shí)，ud波形每中有一段為零，但ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路角的移相范圍是120o。圖一三相半控整流電路原理圖根據(jù)上述分析，可求出輸出負(fù)載電壓平均值為：A60o時(shí)，22336sin()()2.341cos()3duutdtua角的移相范圍為120o。輸出電流的平均值為22336sin()()2.341cos()3dduuiutdtRRR圖二三相橋式半控整流電路的仿真模型（1）帶純電阻性負(fù)載的情況相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置：(1)交流電壓源參數(shù)U=100V,f=25Hz，三相電源相位依次延遲120o。(2)晶閘管參數(shù)Ra=0.001，Lon=O000lH，Vf=0V，Rn，=50，C=250e-6F。(3)負(fù)載參數(shù)R=10Q，L=0H，C=inf。(4)脈沖發(fā)生器的振幅為5V，周期為004s(即頻率為25HZ)，脈沖寬度為2。當(dāng)a=0o時(shí)，設(shè)為0.003，0.016，0.0299s。此時(shí)的仿真結(jié)果如圖3(a)所示；當(dāng)=60o時(shí)，觸發(fā)信號(hào)初相位依次設(shè)為0.01，0.023,0.036s。此時(shí)仿真結(jié)果如圖3(b)所示。圖3（a）圖3（b）圖3帶純電阻負(fù)載三相橋式半控整流電路不同控制角的仿真結(jié)果對(duì)比（2）帶電阻電