三相橋式整流設(shè)計(jì)正文

1、吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)對(duì)應(yīng)電壓電流的波形；5、能夠按照要求獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)部分；6、學(xué)會(huì)查閱技術(shù)手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，撰寫課程設(shè)計(jì)論文。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1、制定設(shè)計(jì)方案；2、主電路設(shè)計(jì)及主電路元件選擇；3、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)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(jì)要求1、熟悉matlab/simulink/power system中的仿真模塊用法及功能；2

2、、根據(jù)設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)應(yīng)電壓電流的波形；第2章 電路設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，輸出脈動(dòng)大，脈動(dòng)頻率低的特點(diǎn)，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(diǎn)，對(duì)于相當(dāng)于反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的電動(dòng)機(jī)來說，它能滿足其電流容量較大，電流脈動(dòng)小且連續(xù)不斷的要求。 對(duì)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(dòng)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(jiǎn)單的特點(diǎn)，但由于其只采用三個(gè)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

3、的，存在直流磁化問題。三相可控整流電路的控制量可以很大，輸出電壓脈動(dòng)較小，易濾波，控制滯后時(shí)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(shí)也會(huì)遇到功率較大的電源，例如幾百瓦甚至超過12kw的電源，這時(shí)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(diǎn)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(shí)，負(fù)載電流波形可以近似為一條水平線。在實(shí)際應(yīng)

4、用中，特別是小功率場(chǎng)合，較多采用單相可控整流電路。當(dāng)功率超過4KW時(shí)，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(gè)晶閘管（、）稱為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的三個(gè)晶閘管（、）稱為共陽(yáng)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(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別為、，共陽(yáng)極組中與a、b、c三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別為、。晶閘管導(dǎo)通順序?yàn)?。 其工作特點(diǎn)是任何時(shí)刻都有不同組別的兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，構(gòu)成電流通路，因此為保證電路啟動(dòng)

5、或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通，必須對(duì)不同組別應(yīng)到導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)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(yáng)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(hào)方法使每個(gè)周期內(nèi)6個(gè)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(gè)橋臂，即和，和，和的脈沖相差，給分析帶來了方便；當(dāng)時(shí)，輸出電壓一周期內(nèi)的波形是6個(gè)線電壓的包絡(luò)線。所以輸出脈動(dòng)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(dòng)減小，而且每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路又可稱為6脈動(dòng)整流電路。同理

6、，三相半波整流電路稱為3脈動(dòng)整流電路。 圖2-1 三相橋式全控整流電路原理圖當(dāng)，波形連續(xù)，對(duì)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(shí)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(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感L的作用，波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時(shí)，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

7、三相交流電源1個(gè)6脈沖發(fā)生器1個(gè)晶閘管6個(gè)三相電源-電流測(cè)量單元5個(gè)RLC負(fù)載1個(gè)觸發(fā)角設(shè)定2個(gè)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(gè)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(gè)晶閘管構(gòu)成整流橋，實(shí)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(hào)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

8、位分別為0、-120°、-240°，如圖所示。圖3-2 三相電源Ua參數(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(zhǎng)算法ode23tb(stiffTRBDF2)，起始結(jié)束時(shí)間：0.25s。圖3-6 起始時(shí)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)

9、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°。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(zhǎng)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(shí)間：0.05s。3.3仿真結(jié)果及波

10、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(shí)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(shí)的波形圖3-8為三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)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(shí)的波形 圖3-9為三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)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(shí)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(shí)的波形。波形連續(xù)

11、，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(shí)的波形圖3-11為三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)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3-11 三相橋式全控整流電路帶電感負(fù)載時(shí)的波形圖3-12為三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)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(shí)的波形結(jié)論通過翻閱資料結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)的知識(shí)，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

12、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(duì)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(duì)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)，與波形一致，但是不連續(xù)，且波形不能出現(xiàn)負(fù)值。而對(duì)于帶阻感負(fù)載時(shí)，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(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。 致謝設(shè)計(jì)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(shí)是榮幸之至。在這學(xué)期的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受

13、益非淺。這和曲娜老師、同學(xué)們的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。 寫設(shè)計(jì)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(jì)、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(diǎn)，她都費(fèi)盡心血。謝謝老師的悉心指導(dǎo)。 期末設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，對(duì)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(duì)知識(shí)有了更深一步的認(rèn)識(shí)。通過設(shè)計(jì)，我檢驗(yàn)了自己這一學(xué)期的所學(xué)所知，對(duì)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(wú)法順利的完成設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1車子萍.基于MATLAB的虛擬信號(hào)發(fā)生設(shè)備.電

14、腦學(xué)習(xí)20102葉青娣.基于Matlab 7.0的三種仿真方法研究.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化.20103郭文彬,桑林編.通信原理基于MATLAB的計(jì)算機(jī)仿真.北京郵電大學(xué)出版社.20064張昊.語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)增強(qiáng)處理及其Matlab 實(shí)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(jí)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(hào)采樣與重構(gòu)的實(shí)現(xiàn).實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)仿真，第20卷 第5期.8薛定宇，陳陽(yáng)泉.基于MATLABSimu