三相橋式整流設(shè)計課程設(shè)計

1、第1章 緒論1.1設(shè)計目的1、熟悉matlab/simulink/power system中的仿真模塊用法及功能；2、根據(jù)設(shè)計電路搭建仿真模型；3、設(shè)置參數(shù)并進(jìn)行仿真4、給出不同觸發(fā)角時對應(yīng)電壓電流的波形；5、能夠按照要求獨立完成課程設(shè)計部分；6、學(xué)會查閱技術(shù)手冊和文獻(xiàn)資料，撰寫課程設(shè)計論文。1.2設(shè)計任務(wù)1、制定設(shè)計方案；2、主電路設(shè)計及主電路元件選擇；3、驅(qū)動電路和保護(hù)電路設(shè)計及參數(shù)計算；器件選擇；4、繪制電路原理圖；5、總體電路原理圖及其說明。1.3設(shè)計要求1、熟悉matlab/simulink/power system中的仿真模塊用法及功能；2、根據(jù)設(shè)計電路搭建仿真模型；3、設(shè)置參數(shù)并

2、進(jìn)行仿真；4、給出不同觸發(fā)角時對應(yīng)電壓電流的波形；第2章 電路設(shè)計2.1方案分析與選擇 單相可控電路與三相可控電路相比，有結(jié)構(gòu)簡單，輸出脈動大，脈動頻率低的特點，但其不適于容量要求高的情況，而三相可控整流電路有與之基本相反的特點，對于相當(dāng)于反電動勢負(fù)載的電動機(jī)來說，它能滿足其電流容量較大，電流脈動小且連續(xù)不斷的要求。 對于容量為高容量的電機(jī)，應(yīng)選用三相可控整流電路整流。三相橋式整流電壓的脈動頻率比三相半波高一倍，所需平波電抗器的電感量也減小約一半。三相半波雖具有接線簡單的特點，但由于其只采用三個晶閘管，所以晶閘管承受的反向峰值電壓較高，并且電流是單方向的，存在直流磁化問題。三相可控整流電路的控

3、制量可以很大，輸出電壓脈動較小，易濾波，控制滯后時間短，因此在工業(yè)中幾乎都是采用三相可控整流電路。在電子設(shè)備中有時也會遇到功率較大的電源，例如幾百瓦甚至超過12kw的電源，這時為了提高變壓器的利用率，減小波紋系數(shù)，也常采用三相整流電路。另外由于三相半波可控整流電路的主要缺點在于其變壓器二次側(cè)電流中含有直流分量，為此在應(yīng)用中較少。而采用三相橋式全控整流電路，可以有效的避免直流磁化作用。雖然三相橋式全控整流電路的晶閘管的數(shù)目比三相半波可控整流電路的少，但是三相橋式全控整流電路的輸出電流波形便得平直，當(dāng)電感足夠大時，負(fù)載電流波形可以近似為一條水平線。在實際應(yīng)用中，特別是小功率場合，較多采用單相可控整

4、流電路。當(dāng)功率超過4KW時，考慮到三相負(fù)載的平衡，因而采用三相橋式全控整流電路。2.2電阻負(fù)載原理介紹目前在各種整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式整流電路，其原理圖如圖2-1所示，其中陰極連接在一起的三個晶閘管（、）稱為共陰極組；陽極連接在一起的三個晶閘管（、）稱為共陽極組。晶閘管按從1至6的順序?qū)?。為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的三個晶閘管分別為、，共陽極組中與a、b、c三相電源相接的三個晶閘管分別為、。晶閘管導(dǎo)通順序為-。 其工作特點是任何時刻都有不同組別的兩只晶閘管同時導(dǎo)通，構(gòu)成電流通路，因此為保證電路啟動或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通，必須對不同組別應(yīng)到

5、導(dǎo)通的一對晶閘管同時加觸發(fā)脈沖，所以觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于的寬脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)功率大，易使脈沖變壓器飽和，所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖；每隔換相一次，換相過程在共陰極組和共陽極組輪流進(jìn)行，但只在同一組別中換相。接線圖中晶閘管的編號方法使每個周期內(nèi)6個管子的組合導(dǎo)通順序是-；共陰極組，的脈沖依次相差；同一相的上下兩個橋臂，即和，和，和的脈沖相差，給分析帶來了方便；當(dāng)時，輸出電壓一周期內(nèi)的波形是6個線電壓的包絡(luò)線。所以輸出脈動直流電壓頻率是電源頻率的6倍，比三相半波電路高l倍，脈動減小，而且每次脈動的波形都一樣，故該電路又可稱為6脈動整流電路。同理，三相半波整流電路稱為3脈動整流電路。 圖

6、2-1 三相橋式全控整流電路原理圖當(dāng)，波形連續(xù)，對于電阻負(fù)載，波形與波形的形狀一樣，也連續(xù)。當(dāng)，與波形一致，但是不連續(xù)，且波形不能出現(xiàn)負(fù)值。2.3阻感負(fù)載原理介紹圖2-2 帶電感三相橋式全控整流電路原理圖當(dāng)，波形連續(xù)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。當(dāng)，阻感負(fù)載時的工作情況與電阻負(fù)載時不同，電阻負(fù)載時波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時，由于電感L的作用，波形會出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時，三相橋式全控整流電路的角移相范圍為。 第3章 電路仿真分析3.1元件選擇表3-1 元件清單元器件名稱數(shù)量三相交流電源1個6脈沖發(fā)生器1個晶閘管6個

7、三相電源-電流測量單元5個RLC負(fù)載1個觸發(fā)角設(shè)定2個根據(jù)三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內(nèi)的模塊建立仿真模型如圖2所示，設(shè)置三個交流電壓源Va，Vb，Vc相位角依次相差120，得到整流橋的三相電源。用6個晶閘管構(gòu)成整流橋，實現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換。6脈沖觸發(fā)器產(chǎn)生整流橋的觸發(fā)脈沖，且從上到下分別給16號晶閘管觸發(fā)脈沖。圖3-1 三相橋式全控整流電路仿真模型32仿真參數(shù)的設(shè)置（1）帶電阻負(fù)載的仿真參數(shù)設(shè)置1. 電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值為220V，可表示為“220*sqrt（2)”，頻率為50Hz，相位分別為0、-120、-240，如圖所示。圖3-2 三相電源Ua參

8、數(shù)設(shè)置圖3-3 三相電源Ub參數(shù)設(shè)置圖3-4 三相電源Uc參數(shù)設(shè)置2.三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。3.6脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為50Hz，脈沖寬度取1，取雙脈沖觸發(fā)方式。圖3-5 6脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置4. 觸發(fā)角設(shè)置：將觸發(fā)角設(shè)置為0、60、120。5.采用變步長算法ode23tb(stiffTRBDF2)，起始結(jié)束時間：0.25s。圖3-6 起始時間參數(shù)設(shè)置6.負(fù)載可以根據(jù)需要設(shè)成純電阻、純電感、阻感等，本次仿真中電阻負(fù)載R=10 。（2）帶阻感負(fù)載的仿真參數(shù)設(shè)置 1. 電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值為220V，可表示為“220*sqrt（2)”，頻率為50Hz，相位分別為0、-1

9、20、-240。2.三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。3.6脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為50Hz，脈沖寬度取1，取雙脈沖觸發(fā)方式。4. 觸發(fā)角設(shè)置：將觸發(fā)角設(shè)置為0、60、120。5.采用變步長算法ode23tb(stiffTRBDF2)。6.負(fù)載可以根據(jù)需要設(shè)成純電阻、純電感、阻感等，本次仿真中阻感負(fù)載R=10，L=300H 。7.起始結(jié)束時間：0.05s。3.3仿真結(jié)果及波形分析（1） 帶電阻負(fù)載的仿真結(jié)果及波形分析圖3-7為三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時的波形。波形連續(xù)，為相電壓在正半周的包絡(luò)線。負(fù)載電流波形與電壓波形一致。圖3-7 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時的波形圖3-8為三相橋

10、式全控整流電路帶電阻負(fù)載時的波形。波形連續(xù)，為相電壓在正半周的包絡(luò)線。負(fù)載電流波形與電壓波形一致。圖3-8 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時的波形 圖3-9為三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時的波形。不連續(xù)，負(fù)載電流波形與電壓波形一致。圖3-9 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時的波形（2）帶阻感負(fù)載的仿真結(jié)果及波形分析圖3-10為三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的波形。波形連續(xù)，為相電壓在正半周的包絡(luò)線。由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，近似一條直線。 圖3-10 三相橋式全控整流電路帶電感負(fù)載時的波形圖3-11為三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的波形。波形連續(xù)，為相電壓在正半周的包絡(luò)線

11、。由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，近似一條直線。圖3-11 三相橋式全控整流電路帶電感負(fù)載時的波形圖3-12為三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時的波形。波形出現(xiàn)負(fù)值。由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，近似一條直線。圖3-12 三相橋式全控整流電路帶電感負(fù)載時的波形結(jié)論通過翻閱資料結(jié)合實際學(xué)習(xí)的知識，繪制了三相橋式全控整流電流的MATLB仿真圖。分別設(shè)置了三相橋式整流電路帶電阻電路和三相橋式整流電路帶阻感電路的參數(shù)。對三相橋式整流電路帶電阻和帶阻感波形進(jìn)行了繪制。從0、60、120等不同的角度對波形進(jìn)行分析。帶電阻負(fù)載的波形當(dāng)，波形連續(xù)，波形與波形的形狀一樣，也連續(xù)。當(dāng)，與波形一

12、致，但是不連續(xù)，且波形不能出現(xiàn)負(fù)值。而對于帶阻感負(fù)載時，當(dāng)，波形連續(xù)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。當(dāng)，阻感負(fù)載由于電感L的作用，波形會出現(xiàn)負(fù)的部分。 致謝設(shè)計暫告收尾，這也意味著我在這學(xué)期學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束。能在才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之至。在這學(xué)期的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。這和曲娜老師、同學(xué)們的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。寫設(shè)計是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。在此，我特別要感謝我的指導(dǎo)老師曲娜老師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點，她都費盡心血。謝謝老師的悉心指導(dǎo)。

13、期末設(shè)計即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，對于三相橋式整流電路的原理和應(yīng)用有了更深刻的認(rèn)知，對知識有了更深一步的認(rèn)識。通過設(shè)計，我檢驗了自己這一學(xué)期的所學(xué)所知，對自己的能力有了更深的了解。再次感謝所有給與我?guī)椭睦蠋熍c同學(xué)，沒有他們，我無法順利的完成設(shè)計。參考文獻(xiàn)1車子萍.基于MATLAB的虛擬信號發(fā)生設(shè)備.電腦學(xué)習(xí)20102葉青娣.基于Matlab7.0的三種仿真方法研究.計算機(jī)與現(xiàn)代化.20103郭文彬,桑林編.通信原理基于MATLAB的計算機(jī)仿真.北京郵電大學(xué)出版社.20064張昊.語音數(shù)字信號增強(qiáng)處理及其Matlab實現(xiàn).通信技術(shù).20095黃永安,馬路,劉慧敏編著.MATLAB7.0/simulink6.0建模仿真與高級工程應(yīng)用.清華大學(xué)出版社.20056周祥才,楊錚.基于MATLAB的信號采樣與重構(gòu)的實現(xiàn).實驗技術(shù)與管理.20077潘湘高.基于MATLAB的電力電子電路建模仿真方法的研究.計算機(jī)仿真，第20卷第5期.8薛定宇，陳陽泉