三相橋式半控

1、吉林建工學(xué)院城建學(xué)院電氣信息工程系自動化專業(yè)課程設(shè)計目 錄摘 要 .1ABSTRACT .2第一章 緒論 .31.1電路結(jié)構(gòu) .31.2 工作原理 .41.3二極管的作用 .51.4區(qū)別. 6第二章 建模與仿真.72.1 建模 .72.1.1三相橋式半控整流電路的建模與封裝 .72.1.2 同步電源與6脈沖觸發(fā)器的建模與封裝 .82.1.3 三相橋式半控整流電路的建模與參數(shù)設(shè)置. 92.2 仿真. 102.2.1 電阻性負(fù)載的仿真結(jié)果 .102.2.2 阻感性負(fù)載的仿真結(jié)果 .11第三章 結(jié)論 .133.1電阻性負(fù)載的結(jié)論分析 .133.2阻感性負(fù)載的結(jié)論分析 .13致謝 .14參考文獻(xiàn) .1

2、5摘 要本設(shè)計使用MATLAB仿真的方法，通過改變電路的相關(guān)參數(shù)和不同性質(zhì)的負(fù)載，觀察其工作情況，并且進(jìn)行對比分析與研究，熟悉三相橋式整流電路的工作原理、輸出電壓及電流波形；掌握晶閘管在電阻電感性負(fù)載以及不同控制角下的工作情況。三相橋式整流電路的移相范圍為0-180，通過仿真可知，三相橋式整流電路在電阻性負(fù)載和阻感性負(fù)載的情況下，其觸發(fā)角為30和120時的波形與理論波形相符合。關(guān)鍵詞 電阻電感性負(fù)載；三相橋式半控；晶閘管ABSTRACTThis design using MATLAB simulation method, through the change of the circuit re

3、lated parameters and different nature of the load, observe the conditions, and comparison analysis and research, familiar with three-phase bridge rectifier circuit principle of work, output voltage and current waveform; Master thyristor resistance inductive load, and in different control Angle of wo

4、rk. Three-phase bridge rectifier circuit phase shifting of the range of 0-180 , through the simulation, it is known that the three-phase bridge rectifier circuit in the resistive load and resistance to the perceptual load, its triggering Angle for 30 and 120 waveforms and theory corresponds with the

5、 waveform.Key words resistance inductive load; Three-phase bridge type half control; thyristor第一章 緒論1.1電路結(jié)構(gòu)在中等容量的整流裝置或不要求可逆的電力拖動中，可采用比三相全控橋式整流電路更簡單、經(jīng)濟(jì)的三相橋式半控整流電路，如圖1-1所示。它由共陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽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兩者的特性。共陽極組的三個整流二極管總是在自然換流點換流，使電流換到陰極電位更低的一相中去；而共陰極組的三個晶閘管則要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的那一

6、相中去，輸出整流電壓Ud的波形是二組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管的控制角，可獲得0-2.34U2的直流可調(diào)電壓。圖1-1 三相橋式半控整流電路1.2 工作原理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。共陽極組3個整流二極管總是在自然換相點換流，使電流換到比陰極電位更低的一相；而共陰極組3個晶閘管則要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的一個。當(dāng)觸發(fā)角=0時，觸發(fā)脈沖在自然換流點出現(xiàn)，共陰極接法的晶閘管整流電路輸出電壓最大，其數(shù)值為2，34U2，三相半控橋式整流電路的輸出電壓Ud的波形與三相全控橋式整流

7、單路在=0時輸出的電壓波形一樣。當(dāng)觸發(fā)角60時，在T1時，Ug1觸發(fā)VT1管導(dǎo)通，電源電壓Uuv通過VT1、VD3加于負(fù)載。在T2，共陽極組二極管自然換流，所以T2之后，VD1導(dǎo)通，VD3自關(guān)斷，電源電壓Uvw通過VT1、VD2加于負(fù)載。在T3時刻，由于Ug3還未出現(xiàn)，VT3不能導(dǎo)通，VT1維持導(dǎo)通，到T4時刻，觸發(fā)VT3管，VT3導(dǎo)通后使VT1管承受，反向電壓而關(guān)斷，電路轉(zhuǎn)為VT3與VD1導(dǎo)通，依次類推，負(fù)載R上得到三個間隔完整三個波峰缺角的脈沖波形。如圖1-2所示。圖1-2 =30時三相橋式整流電路波形當(dāng)觸發(fā)角=60時，Ud波形只剩下三個波峰，波形剛好維持持續(xù)，為了計算輸出電壓Ud,計算U

8、d波形在T1-T4期間的面積積分，把坐標(biāo)原點移到0，輸出電壓平均值為當(dāng)60180時，=120時的波形，VT1管在Uuw電壓的作用下，T1時刻開始導(dǎo)通，到T2時刻U相對電壓為零時VT1管扔不會關(guān)斷，因為使VT1管正向?qū)ǖ牟皇窍嚯妷憾蔷€電壓，到T3時刻Uuv=0,VT1才關(guān)斷。在T3-T4期間，VT3雖受Uuv正向電壓，但門極無觸發(fā)脈沖，故VT3不導(dǎo)通，波形出現(xiàn)斷續(xù)。到T4時刻，VT3才觸發(fā)導(dǎo)通，一直到線電壓為零時才關(guān)斷。其平均電壓為即三相橋式半控整流電路為電阻性負(fù)載時，觸發(fā)角為060時，續(xù)流二極管才流過電流，這時晶閘管，整流二極管以及續(xù)流二極管電流可參照三相半波電路進(jìn)行計算。1.4區(qū)別三相半

9、控橋式整流電路與三相全控橋式整流電路的區(qū)別如下：（1）三相全控橋式整流電路能工作于有源逆變狀態(tài)，而三相半控橋式整流電路只能作可控整流，不能工作于逆變狀態(tài)。（2）三相全控橋式整流電路輸出電壓脈動小，基波頻率為300Hz，比三相半控橋式整流電路高一倍，在同樣的脈動要求下，三相全控橋式整流電路要求平波電抗器的電感量可以小些。（3）三相半控橋式整流電路只用三個晶閘管，只需三套觸發(fā)電路，不需要寬脈沖或雙脈沖觸發(fā)，因此線路簡單經(jīng)濟(jì)，調(diào)整方便。（4）三相全控橋式整流電路控制增益大，靈敏度高，其控制滯后時間為3.3ms，而三相半控橋式整流電路為6.6ms，因此三相全控橋式整流電路比三相半控橋式整流電路動態(tài)響應(yīng)

10、好。第二章 建模與仿真2.1 建模2.1.1三相橋式半控整流電路的建模與封裝（1）建立一個新的模型窗口，命名為SXQBK1；（2）打開電力電子模塊組，復(fù)制一個晶閘管模塊、一個二極管Diode模塊到SXQBK1模型窗口中；（3）打開晶閘管和二極管模塊參數(shù)設(shè)置對話框，都按如下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：Ron=0.001；Uf=0.8V；Ic=0A；Ra=10；Ca=4.7e-6F；（4）將設(shè)置好參數(shù)的晶閘管、二極管模塊進(jìn)行復(fù)制，得到另外2個有相同參數(shù)的模塊，將它們分別命名為VT1、VT3、VT5、VD1、VD2、VD3；（5）將3個晶閘管和3個二極管連接成三相橋式半控整流器電路。通過連接器B1、B2分別將晶閘

11、管按共陰極、二極管模塊按共陽極連接，并用out1，out2將信號引出；通過兩節(jié)其L1、L2、L3分別將UA、UB、UC相電壓引入電路中；通過信號分離器Demux將三路脈沖信號P加到對應(yīng)的晶閘管門極上；通過“選擇開關(guān)”將晶閘管VT1的輸出端口“m”電壓Uak作為信號輸出；最終得到三相橋式半控整流器仿真模型如圖2-1所示，封裝后如圖2-2所示圖2-1 三相橋式半控整流器圖2-2三相橋式半控整流器封裝2.1.2 同步電源與6脈沖觸發(fā)器的建模與封裝同步電源與6脈沖觸發(fā)器模塊包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩個部分，6脈沖觸發(fā)器需三相線電壓同步，所以同步電源的任務(wù)是將三相交流電源的相電壓轉(zhuǎn)換成線電壓。同步電源

12、與6脈沖觸發(fā)器及封裝后的子系統(tǒng)符號如圖2-3，圖2-4所示。圖2-3 六脈沖觸發(fā)器圖2-4 六脈沖觸發(fā)器封裝2.1.3 三相橋式半控整流電路的建模與參數(shù)設(shè)置建立一個新的模型窗口，命名為SXBBKKZL。將封裝后的三相半波可控整流器和同步6脈沖觸發(fā)器子系統(tǒng)復(fù)制到新的模型窗口中。仿真模型如圖2-5所示。三相電源為對稱正弦交流電源，幅值為50V，頻率為50Hz，UA、UB、UC初始相位分別為0，-120，-240；為了將脈沖觸發(fā)器產(chǎn)生的6路脈沖有選擇的加到對應(yīng)晶閘管上，采用了信號選擇器Selector；Elements設(shè)置為1 3 5，即選擇第1、3、5路信號作為輸出；Input port widt

13、h參數(shù)設(shè)置為6，即信號總共有6路；為了使觸發(fā)脈沖的功率滿足晶閘管要求，脈沖觸發(fā)器產(chǎn)生的6路脈沖采用放大器10倍；Constant1的參數(shù)可根據(jù)仿真要求改變；Constant的參數(shù)為0，作為同步六脈沖觸發(fā)器的開關(guān)使能信號。圖2-5 三相橋式半控整流電路2.2 仿真打開仿真參數(shù)窗口，選擇Obe23tb算法，將相對誤差設(shè)置1e-3,仿真開始時間設(shè)置為0，停止時間設(shè)置為0.08s。圖中Ud、Id分別為負(fù)載電壓（V）和負(fù)載電流（A），Uak1為晶閘管VT1兩端的電壓（V）。2.2.1 電阻性負(fù)載的仿真結(jié)果圖2-6為=30，圖2-7為=120時電阻性負(fù)載的仿真，負(fù)載參數(shù)：R=2，L=0H，C=inf。其中

14、示波器中第一行為Ud,第二行為Uak1,第三行為Id。圖2-6 =30時電阻性三相橋式整流電路仿真結(jié)果圖2-7 =120時電阻性三相橋式整流電路仿真結(jié)果2.2.2 阻感性負(fù)載的仿真結(jié)果 圖2-8為=30，圖2-9為=120阻感性負(fù)載時的仿真結(jié)果，其中負(fù)載參數(shù)：R=2，L=0.01H，C=inf。圖2-8 =30時阻感性三相橋式整流電路仿真結(jié)果圖2-9 =120時阻感性三相橋式整流電路仿真結(jié)果第三章 結(jié)論3.1電阻性負(fù)載的結(jié)論分析當(dāng)=30時，在T1時，Ug1觸發(fā)VT1管導(dǎo)通，電源電壓Uuv通過VT1、VD3加于負(fù)載。在T2，共陽極組二極管自然換流，所以T2之后，VD1導(dǎo)通，VD3自關(guān)斷，電源電壓

15、Uuw通過VT1、VD1加于負(fù)載。在T3時刻，由于Ug3還未出現(xiàn)，VT3不能導(dǎo)通，VT1維持導(dǎo)通，到T4時刻，觸發(fā)VT3管，VT3導(dǎo)通后使VT1管承受，反向電壓而關(guān)斷，電路轉(zhuǎn)為VT3與VD1導(dǎo)通，依次類推，負(fù)載R上得到三個間隔完整三個波峰缺角的脈沖波形。當(dāng)=120時的波形，VT1管在Uuv電壓的作用下，T1時刻開始導(dǎo)通，到T2時刻U相對電壓為零時VT1管扔不會關(guān)斷，因為使VT1管正向?qū)ǖ牟皇窍嚯妷憾蔷€電壓，到T3時刻Uuw=0,VT1才關(guān)斷。在T3-T4期間，VT3雖受Uuv正向電壓，但門極無觸發(fā)脈沖，故VT3不導(dǎo)通，波形出現(xiàn)斷續(xù)。純電阻性負(fù)載或電感性負(fù)載有續(xù)流二極管情況下的移相范圍為0-

16、180，最大導(dǎo)通角為120。3.2阻感性負(fù)載的結(jié)論分析當(dāng)=30時，Ud波形連續(xù)，電路的工作情況和帶電阻負(fù)載的情況非常相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓Ud波形、晶閘管承受電壓波形等都一樣。區(qū)別在于由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出的電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流Id波形不同，電阻負(fù)載時Id波形與Ud波形形狀一樣，而阻感負(fù)載時，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大時,負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。當(dāng)=120時的波形，門極無觸發(fā)脈沖，故VT3不導(dǎo)通，波形出現(xiàn)斷續(xù)。電路的工作情況和帶電阻負(fù)載的情況非常相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓Ud波形、晶閘管承受電壓波形等都一樣。電感性負(fù)載的移相范圍為0-180。致謝通過本次設(shè)計我們主要是熟悉三相橋式整流電路的工作原理、輸出電壓及電流波形。并且掌握晶閘管在電阻電感性負(fù)載、在不同控制角下的工作情況，以及三相橋式整流電路MATLAB的仿真方法，學(xué)會設(shè)置各