三相橋式整流電路報告

1、電力電子技術課程設計報告五邑大學電力電子技術課程設計報告題 目： 三相橋式整流電路的MATLAB仿真院 系 00000000 專 業(yè) 00000000 班 級 00000000 學 號 00000000 學生姓名 00000000 指導教師 00000000 三相橋式整流電路的MATLAB仿真一、 題目的要求和意義利用MATLAB軟件中的SIMULINK對三相橋式整流電路進行建模、仿真，設置參數(shù)，采集波形。輸入三相電壓源，線電壓取380V，50Hz，內(nèi)阻0.002歐姆。利用六個晶閘管搭建三相橋式整流電路的模型。負載為純電阻負載，電阻取1歐姆，仿真時間取0.12s，設置相關參數(shù)，利用示波器查看仿

2、真波形，設置觸發(fā)角為60°并將、UVT1波形記錄下來。當負載為阻感負載，電阻取1歐姆，電感10mH，仿真時間取0.12s，設置相關參數(shù)，利用示波器查看仿真波形，并將、UVT1波形記錄下來。故障波形的采集：當觸發(fā)角為60度時，將2號晶閘管斷開，查看電阻負載下的輸出電壓的波形，記錄下來，并分析故障現(xiàn)象。交流-直流變換裝置又稱整流器，用于將交流電轉變?yōu)橹绷麟?，并在整流的同時對直流電壓電流進行調節(jié)，以符合用電設備的要求。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路。三相全控整流電路的整流負載容量較大,輸出直流電壓脈動較小,是目前應用最為廣泛的整流電路

3、。Matlab提供的可視化仿真工具Simulink可直接建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數(shù)，并且立即可得到任意的仿真結果，直觀性強。二、 基本原理晶閘管三相整流電路由整流變壓器、六個橋式連接的晶閘管、負載和觸發(fā)器等組成。主電路結構原理如圖1所示。圖1 三相整流電路原理圖晶閘管按從1至6的順序導通，將晶閘管按圖示的順序編號，共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5，共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2，導通順序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。使用三相全橋整流時，負載相當于接在兩相的線電壓上，而線電壓的最高值

4、每個周期會交換六次，線電壓波峰的交點為自然交換點，當觸發(fā)角=0時，整流出的電流為一個周期內(nèi)有六個波峰的直流電，它們的電壓波形如圖2所示。圖2 三相橋式全控整流電路電阻負載=0時的電壓輸出波形將波形中的一個周期等分為六段，每段為60度，每一段中導通的晶閘管及輸出整流電壓的情況如表1所示。時段123456共陰極中導通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極中導通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓UdUabUacUbcUbaUcaUcb表1 晶閘管導通順序六個晶閘管分別由按一定規(guī)律的脈沖觸發(fā)導通，來實現(xiàn)對三相交流電的整流，當改變晶閘管的觸發(fā)角時，相應的輸出電壓平均值也

5、會改變，從而得到不同的輸出。 以線電壓的過零點為時間坐標的零點，當負載為純電阻負載是，只要觸發(fā)角少于60°，負載電流就能連續(xù)。當為阻感負載時，此時負載電壓連續(xù)，而負載電流的波動幅度的大小取決于電感的大小，當電感值比較大時，負載電流波動將會很小，當>60°，即使線電壓過零為負值時，相應的晶閘管仍會導通，即電流仍然是連續(xù)的。當=90°時，線電壓為正的導通部分與為負時的面積相等，則在一個周期內(nèi)，負載電壓為零，故阻感負載時，觸發(fā)角不能大于90°?？傻卯斦鬏敵鲭妷哼B續(xù)時的平均值為（阻感負載90°或電阻負載60°時）： (1)帶電阻負載且

6、60°時，此時的負載電壓和電流都不連續(xù)，整流電壓平均值為： (2)三、 仿真模型1、 純電阻負載純電阻負載仿真電路如圖3。圖3 三相橋式全控整流電路純電阻負載時的仿真電路三相電源的相電壓有效值為220V，頻率為50HZ，電源內(nèi)阻設為0.002，負載為純電阻負載，電阻取1。仿真時，設定觸發(fā)角為60°，根據(jù)各個晶閘管的導通關系，可以得到每個晶閘管的導通延時為：VT1延時：0.02/4 VT2延時：0.02/6+0.02/4  VT3延時：0.04/6+0.02/4 VT4延時：0.06/6+0.02/4 VT5延時：0.08/6

7、+0.02/4 VT6延時：0.10/6+0.02/4設置好參數(shù)后得到輸出電壓、輸出電流波形如圖。圖4 =60°時純電阻負載下輸出電壓圖5 =60°時純電阻負載下輸出電壓利用公式計算純電阻負載下、的平均值：V=257.4V =257.4A由圖4、圖5可知，在電阻負載，=60°時，、的計算值與仿真波形一致，、波形相同且出現(xiàn)了為零的點。VT1的電壓波形如圖。圖6 =60°時VT1的電壓波形2、阻感負載阻感負載仿真電路圖如圖7圖7 阻感負載時的仿真電路圖設定三相電源的相電壓有效值為220V，頻率為50HZ，電源內(nèi)阻設為0.002，負載為純電阻負載，電

8、阻取1，電感取10mH，設定觸發(fā)角為60°，得到輸出電流，輸出電壓波形如圖。圖8 =60°時阻感負載下輸出電壓圖9 =60時阻感負載下輸出電流由圖可以看出，在阻感負載=60°時，電壓和電流波形是不一樣的，電壓波形與純電阻時負載一樣，線電壓還沒有過零另外的晶閘管又被導通了，故不會有負值。電流則因為負載上電感的存在而變得平緩，因為電感的電流不能突變，電流緩慢上升到一個定值，隨著電壓的波動而在定值上下波動。利用公式計算純電阻負載下的平均值：V=257.4V晶閘管VT1的電壓波形如圖圖10 阻感負載時=60°時VT1的電壓波形3、故障仿真模型設晶閘管的觸發(fā)角 =

9、60°，并斷開第2個晶閘管VT2，作為故障波形的采集。采用純電阻負載的三相橋式整流電路作為分析，設置參數(shù)后，仿真得到輸出電壓波形如圖圖11 VT2故障仿真模型圖12 VT2故障時輸出電壓波形由負載電壓Ud的波形可以看出，導通的波峰顯示完全，說明觸發(fā)角是60°，但一個周期只有4個波峰，通過與正常導通的波形對比，可知是缺少第1，第2波峰。由三相橋式整流電路的晶閘管導通關系可以判斷出是VT2的觸發(fā)脈沖出現(xiàn)了故障，導致負載電壓到了第一和第二個波峰時，由于VT2沒有導通，電壓仍然保持上一個波峰的電壓一直降到零，經(jīng)過120°后，再次導通。所以負載電壓總是缺少第一第二個波峰。四

10、、 課程設計體會對于這次的課程設計感觸很多。首先是電路模型的搭建，網(wǎng)上雖然有很多電路圖但大多采用集成模塊，不符合設計要求。在參照合適的電路圖搭建好模型后對元件進行參數(shù)設置，雖然Matlab是純英文的，但借助翻譯軟件可以勉強使用。在完成電路模型的搭建后，對電路進行仿真測試，但軟件一直報錯，而電路的連接、參數(shù)設置均沒有檢查出問題。在網(wǎng)上查找資料后，發(fā)現(xiàn)進行此類仿真實驗需要在電路中添加名為Powergui的元件才可以正常使用，而參照的電路圖中并未出現(xiàn)該元件，可能是使用的Matlab版本不同造成的，可見參考的資料未必一定正確，應當根據(jù)自己的需要參考其他資料進行修改。在電路可以正常使用后，生成的所需波形與參考波形差距較大，依舊需要修改元件的設置參數(shù)。與同學討論后發(fā)現(xiàn)應當更改Pulse的參數(shù)，因為使用電源的頻率為50Hz，所以其周期應當改為0.02s與電源頻率相對應。經(jīng)過對元件參數(shù)的重新設置后終于得出了正常的波形。對于這次的課程設計，不光重新溫習了電力電子的相關知識，更學會了使用Matlab對電路建模仿真，這對日后的學習更有幫助。圖書館中有關Matlab的參考書很多，內(nèi)容也很復雜，在這些參考書中找到對此次設計有幫助的內(nèi)容著實費了一番力氣，但同樣收獲也是巨大的，今后要多多學習使用Mat