晶閘管三相橋式可控整流電路的設(shè)計(jì)與仿真

1、晶閘管三相橋式可控整流電路的設(shè)計(jì)與仿真第一章 MATLAB 基礎(chǔ)1.1 MATLAB 介紹 MATLAB 是一種科學(xué)計(jì)算軟件。MATLAB 是 Matrix Laboratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫，這是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)算語言。早期的 MATLAB 主要用于解決科學(xué)和工程的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算問題。由于它使用方便、輸入便捷、運(yùn)算高效、適應(yīng)科技人員的思維方式，并且有繪圖功能，有用戶自行擴(kuò)展的空間，因此受到用戶的歡迎，使它成為在科技界廣為使用的軟件，也是國內(nèi)外高校教學(xué)和科學(xué)研究的常用軟件。MATLAB 由美國 Mathworks 公司于 1984 年開始推出，歷經(jīng)升級(jí)，到 2001 年已經(jīng)有

2、了 60 版，現(xiàn)在 MATLAB 6.5、7.1、7.8版都已相繼面世。 早期的MATLAB 在 DOS 環(huán)境下運(yùn)行，1990 年推出了Windows版本。1993年,Mathworks 公司又推出了MATLAB 的微機(jī)版,充分支持MicrosoftWindows界面下的編程，它的功能越來越強(qiáng)大，在科技和工程界廣為傳播，是各種科學(xué)計(jì)算軟件中用頻率最高的軟件。1993 年出現(xiàn)了 SIMULINK，這是基于框圖的仿真平臺(tái)，SIMULINK 掛接在 MATLAB 環(huán)境上，以 MATLAB 的強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。SIMULINK提供了各種仿真工具，尤其是它不斷擴(kuò)展的、內(nèi)

3、容豐富的模塊庫，為系統(tǒng)的仿真提供了極大便利。在 SIMULINK平臺(tái)上，拖拉和連接典型模塊就可以繪制仿真對(duì)象的模型框圖，并對(duì)模型進(jìn)行仿真。在 SIMULINK 平臺(tái)上，仿真模型的可讀性很強(qiáng)，這就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB 命令和函數(shù)仿真時(shí),需要熟悉記憶大量 M 函數(shù)的麻煩，對(duì)廣大工程技術(shù)人員來說，這無疑是最好的福音?，F(xiàn)在的 MATLAB都同時(shí)捆綁了SIMULINK，SIMULINK 的版本也在不斷地升級(jí)，從 1993 年的 MATLAB40SIMULINK 10 版到 2001 年的 MATLAB 61SIMULINK 41 版，2002 年即推出了 MATLAB 65 S

4、IMULINK 50 版。MATLAB 已經(jīng)不再是單純的"矩陣實(shí)驗(yàn)室"了，它已經(jīng)成為一個(gè)高級(jí)計(jì)算和仿真平臺(tái)。 SIMULINK 原本是為控制系統(tǒng)的仿真而建立的工具箱，在使用中易編程、易拓展，并且可以解決 MATLAB 不易解決的非線性、變系數(shù)等問題。它能支持連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真，支持連續(xù)離散混合系統(tǒng)的仿真，也支持線性和非線性系統(tǒng)的仿真，并且支持多種采樣頻率(Multirate)統(tǒng)的仿真,也就是不同的系統(tǒng)能以不同的采樣頻率組合，這樣就可以仿真較大、較復(fù)雜的系統(tǒng)。因此，各科學(xué)領(lǐng)域根據(jù)自己的仿真需要，以 MATLAB 為基礎(chǔ)，開發(fā)了大量的專用仿真程序，并把這些程序以模塊的形式

5、都放人 SIMULINK 中，形成了模塊庫。SIMULINK 的模塊庫實(shí)際上就是用 MATLAB 基本語句編寫的子程序集?，F(xiàn)在 SIMULINK 模塊庫有三級(jí)樹狀的子目錄，在一級(jí)目錄下就包含了 SIMULINK最早開發(fā)的數(shù)學(xué)計(jì)算工具箱、控制系統(tǒng)工具箱的內(nèi)容，之后開發(fā)的信號(hào)處理工具箱(DSPBlocks)、通信系統(tǒng)工具箱(Comm)等也并行列入模塊庫的一級(jí)子目錄 ，逐級(jí)打開模塊庫瀏覽器(SIMULINKLibraryBrowser)的目錄，就可以看到這些模塊。從 SIMULINK41 版開始，有了電力系統(tǒng)模塊庫(Power System Blockset)，該模塊庫主要由加拿大 HydroQue

6、bec TECSIMInternational 公司共同開發(fā)。在 SIMULINK 環(huán)境下用電力系統(tǒng)模塊庫的模塊，可以方便地進(jìn)行 RLC 電路、電力電子電路、電機(jī)控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的仿真。本書中電力電子電路的仿真就是在 MATLABSIMULINK 環(huán)境下，主要使用電力系統(tǒng)模塊庫和 SIMULINK兩個(gè)模塊庫進(jìn)行。通過電力電子電路的仿真，不僅展示了 MATLABSIMULINK 的強(qiáng)大功能，并且可以學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)仿真的方法和技巧，研究電路的原理和性能。1.2 MATLAB 環(huán)境 在桌面上雙擊 MATLAB 快捷方式圖標(biāo)，或者在開始菜單里點(diǎn)擊 MATLAB 的選項(xiàng)，即可進(jìn)入MATLAB 環(huán)境。進(jìn)入

7、 MATLAB 環(huán)境，即打開了 MATLAB 窗口(見圖 1-3)。環(huán)境包括 MATLAB 標(biāo)題欄、主菜單欄和常用工具欄。在默認(rèn)顯示狀態(tài)時(shí)，在工具欄下有三個(gè)子窗口，左邊上方窗口顯示MATLAB 聯(lián)機(jī)說明書目錄或工作間的內(nèi)容，兩者可以通過子窗口下方的 Launch Pad 和 Workspace 鍵切換。左邊下方窗口將顯示已執(zhí)行的命令(Command History)。右方窗口是 MATLAB 的命令子窗口,這是 MATLAB 的主要工作窗口，在這個(gè)窗口中，在提示符">>"后逐行輸入 MATLAB 命令，回車后，命令就能立即得到執(zhí)行。第二章 MATLAB/Simu

8、link/Power System工具箱簡介21 模型窗口工具欄 模型窗口中主菜單下面是工具欄(見圖 )，工具欄有 15 個(gè)按鈕，用來執(zhí)行最常用的 15 個(gè)功能，歸納起來可分為 5 類。 圖所示的Simulink模型窗口工具欄自左到右有 15 個(gè)按鈕，其功能分述如下。 1文件管理類文件管理類包括 4 個(gè)按鈕： 第1個(gè)按鈕：單擊該按鈕將創(chuàng)建一個(gè)新模型文件，相當(dāng)于在主菜單"File''中執(zhí)行"New''命 令。 第 2 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將打開一個(gè)已存在的模型文件，相當(dāng)于在主菜單"File''中執(zhí)行"Open&

9、#39;' 命令。 第 3 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將保存模型文件，相當(dāng)于在主菜單"File''中執(zhí)行"Save"命令。 第 4 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將打印模型文件，相當(dāng)于在主菜單"File''中執(zhí)行"Print"命令。 2對(duì)象管理類 對(duì)象管理類包括以下 3 個(gè)按鈕： 第 5 個(gè)按鈕：單擊該按鈕，將選中的模型文件剪切到剪貼板上，相當(dāng)于在主菜單"Edit"中執(zhí) 行"Cut"命令。 第 6 個(gè)按鈕：單擊該按鈕，將選中的模型文件復(fù)制到剪貼板上，相當(dāng)于在主菜單"

10、Edit"中執(zhí)行 "Copy"命令。 第 7 個(gè)按鈕：單擊該按鈕，將剪貼板上的內(nèi)容粘貼到模型窗口的指定位置，相當(dāng)于在主菜單"Edit'' 中執(zhí)行"Paste''命令。 3命令管理類 命令管理類包括以下兩個(gè)按鈕： 第 8 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將撤銷前次操作，相當(dāng)于在主菜單"Edit''中執(zhí)行"Undo Delete"命令。 第 9 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將重復(fù)前次操作，相當(dāng)于在主菜單"Edit''中執(zhí)行"Redo Delete"命

11、令。 4仿真控制類 仿真控制類包括以下兩個(gè)按鈕： 第 14 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將啟動(dòng)或暫停仿真，相當(dāng)于在主菜單項(xiàng)"Simulation"中執(zhí)行"Star/Pause" 命令； ¼，del browser 444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 文件剪切到剪貼板上，相當(dāng)于在 下現(xiàn)一個(gè)小圓圈，表示折點(diǎn)，。44444444444444444444444444444444

12、4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444第 15 個(gè)按鈕：單擊該按鈕將停止仿真，相當(dāng)于在主菜單項(xiàng)"Simulation"中執(zhí)行"Stop"命令。Simulink 和 Power System 模塊的基本操作是相同的。 22模塊的選定、復(fù)制、移動(dòng)與刪除等 1模塊的選定 模塊選定(即選中)是許多其他操作如刪除、剪切、復(fù)制的"前導(dǎo)性"操作。選中模塊的方法有以下兩種： （1）用鼠標(biāo)左鍵單擊待選模塊，當(dāng)模塊的四個(gè)角處出現(xiàn)小黑塊時(shí)，表示模塊被選中。 （2）如果

13、要選擇一組模塊，可以按住鼠標(biāo)左鍵拉出一個(gè)矩形虛線框，將所有要選的模塊框在其中，然后松開鼠標(biāo)左鍵，當(dāng)矩形里所有模塊的四個(gè)角處都出現(xiàn)小黑塊時(shí)，表示所有模塊被同時(shí)選中。 關(guān)于模塊的選取還有以下兩點(diǎn)需說明： 1)如果在被選中模塊的圖標(biāo)上再次單擊左鍵，取消了對(duì)該模塊的選取。 2)如果想選取不連續(xù)的多個(gè)模塊，但是用拖曳方框的方式又會(huì)選取到我們不想要的模塊此時(shí)可以按住<Shift，鍵，再按住鼠標(biāo)左鍵來拖動(dòng)一個(gè)矩形虛線框，這樣一個(gè)一個(gè)地選取。 2模塊的復(fù)制 從模塊組中復(fù)制模塊的操作方法是：在模塊組中將鼠標(biāo)箭頭指向待選模塊，用鼠標(biāo)左鍵單擊它，當(dāng)待選模塊四個(gè)角處出現(xiàn)小黑塊時(shí)，表示已經(jīng)被選中，校住鼠標(biāo)左鍵不放

14、，將所選模塊拖動(dòng)到 "untitled"模型窗門里的目標(biāo)位置，松開鼠標(biāo)左鍵，則在"untitled'，模型窗口里的某個(gè)位置上就有一個(gè)與待選模塊完全相向的模塊圖標(biāo)，這樣就完成了從模塊組中復(fù)制模塊的操作。 在"untitled''模型窗口里復(fù)制模塊的方法有以下兩種： （1）首先選中待復(fù)制模塊，運(yùn)行"Edit"菜單中的"Copy''命令；然后將光標(biāo)移到要粘貼的地方，控下鼠標(biāo)左鍵；看到選定的模塊恢復(fù)原狀，在選定的位督上再運(yùn)行"Edit''菜單中的"Paste

15、''命令即可：新復(fù)制的模塊和原裝模塊的名稱會(huì)自動(dòng)編號(hào)，以示區(qū)別。 （2）另一種簡單的復(fù)制操作是先按下<ctrl>鍵不放，然后將鼠標(biāo)移到需復(fù)制的模塊上，注意鼠標(biāo)指針的變化，如果多廠一個(gè)小小的"加號(hào)"，就表示可以復(fù)制了。把鼠標(biāo)光標(biāo)拖動(dòng)到目的位置后，松開鼠標(biāo)左鍵，這樣就完成了復(fù)制工作。 3模塊的移動(dòng) 模塊移動(dòng)操作非常簡單：將光標(biāo)置于待移動(dòng)模塊的圖標(biāo)上，然后按住鼠標(biāo)左鍵不放，將模塊圖標(biāo)拖動(dòng)到目的地放開鼠標(biāo)左鍵，模塊的移動(dòng)即可完成，、注意：模塊移動(dòng)時(shí)，它與其他模塊的連線也隨之移動(dòng)， 4模塊的刪除和粘貼 對(duì)選中模塊的刪除和粘貼可以按如下方法操作： （1）按&

16、quot;Delete"鍵，把選定模塊刪除。 （2）選擇"Edit"菜單中的"Cut"命令將選定的模塊移到剪貼板后，重新粘貼。 5改變模塊對(duì)象的大小 用鼠標(biāo)選樣對(duì)象模塊圖標(biāo)，再將鼠標(biāo)移到模塊對(duì)象四周的控制小塊處，鼠標(biāo)指針將會(huì)變成雙箭頭的""，""、"或""形狀，此時(shí)按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖曳鼠標(biāo)，待對(duì)象圖標(biāo)大小符合要求時(shí)放開鼠標(biāo)左鍵，這樣就可改變模塊對(duì)象田標(biāo)的大小。 6改變模塊對(duì)象的方向 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊就是一個(gè)控制環(huán)節(jié)。在繪制控制系統(tǒng)模迎方框圖即連接模塊時(shí)，要特別注意模塊的輸入

17、、輸出口模塊間的信號(hào)流向。在 SiamlinkPower System 中，總是由模塊的輸入端口接受信號(hào)，其端口位于模塊左側(cè)；輸出端口發(fā)送(出)信號(hào)，其端口位于模塊右側(cè)。但是在繪制反饋通道時(shí)則會(huì)有相反的要求，即輸入端口在模塊右側(cè)，輸出端口在模塊左側(cè)。這時(shí)可按以下操作步驟來實(shí)現(xiàn)：用鼠標(biāo)選中模塊對(duì)象，利用"untitled"的主菜單項(xiàng)"Format"下拉菜中的"Flip Block"或者"Rotate Block"命令，如果選擇"Flip Block"或者直接按<Ctrl+I>鍵，即可將

18、功能模塊旋轉(zhuǎn) 180 度；如果選擇 "Rotate Block''或者直接按<Ctrl+R >健，即可將功能模塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90 度。 23 模塊的連接 當(dāng)把組成一個(gè)控制系統(tǒng)所需的環(huán)節(jié)模塊都復(fù)制到"untitled''模型窗口后，如果不用信號(hào)線將這些模塊圖標(biāo)連接起來，則它并不描述一個(gè)控制系統(tǒng)。當(dāng)用信號(hào)線將各個(gè)模塊圖標(biāo)連接成一個(gè)控制系統(tǒng)后，即得到所謂的系統(tǒng)模型。要說明模塊的連接首先需要介紹信號(hào)線的使用。 1信號(hào)線的使用 信號(hào)線的作用是連接功能模塊。在模型窗口里，拖動(dòng)鼠標(biāo)箭頭可以在模塊的輸入與輸出之間連接信號(hào)線。為了連接兩個(gè)模塊的端口

19、，可撞住鼠標(biāo)的左健，單擊輸入或輸出端口，看到光標(biāo)變?yōu)?quot; +"字形以后拖曳"+"字圖形符號(hào)到另外一個(gè)端口，鼠標(biāo)指針將變成雙"+"字形狀然后放開鼠標(biāo)左健。則一根最簡單的信號(hào)線就連成了，帶連線的箭頭表示信號(hào)的流向。對(duì)信號(hào)線的操作和對(duì)模塊操作一樣，也需先選中信號(hào)線(鼠標(biāo)左健單擊該線)，被選中的信號(hào)線的 兩端出現(xiàn)兩個(gè)小黑塊，這樣就可以對(duì)讀信號(hào)線進(jìn)行其他操作了，如改變其粗細(xì)、對(duì)其設(shè)置標(biāo)簽，也可以把信號(hào)線折彎、分支，甚至刪除。 2向量信號(hào)線與線型設(shè)定 對(duì)于向量信號(hào)線在"untitled"模型窗口里，可選中主菜單"For

20、mat"下的"signal dimensions"命令，對(duì)模型執(zhí)行完"Simulation"下的"Start'命令后，傳輸向量的信號(hào)線就會(huì)變粗。變粗了的線段表示詼連接線上的信號(hào)為向量形式。 3信號(hào)線的標(biāo)簽設(shè)置 在信號(hào)線上雙擊鼠標(biāo)左鍵，即可在信號(hào)線的下部拉出一個(gè)矩形框，在矩形框內(nèi)的光標(biāo)處可輸入該信號(hào)線的說明標(biāo)簽，既可輸入西文字符，也可轄入漢字字符。標(biāo)簽的信息內(nèi)容如果很多，還可以用<Enter>鍵換行輸人。如果標(biāo)簽信息有錯(cuò)或者不妥，可以重新選中再進(jìn)行編輯修改。 4信號(hào)線折彎 選中信號(hào)線，按住<shift>鍵

21、，再用鼠標(biāo)左健在要折彎的地方單擊一下現(xiàn)一個(gè)小圓圈，表示折點(diǎn),利用折點(diǎn)就可以改變信號(hào)線的形狀。 選中信號(hào)線將鼠標(biāo)指到線段端頭的小黑塊上，直到箭頭指針變?yōu)?quot;O"形，按住鼠標(biāo)左鍵。拖曳線段，即可將線段以直角的方式折彎。如果不想以直角的方式折彎，也可以在線段的任一位置將線段以任意角度折彎。 5信號(hào)線分支 選中信號(hào)線，按住<ctrl>健，在要建立分支的地方按住鼠標(biāo)左鍵并拉出即可。另外一種方法是： 將鼠標(biāo)指到要引出分支的信號(hào)線段上，按住鼠標(biāo)右健拖曳鼠標(biāo)，即可拉出分支線。 6信號(hào)線的平行移動(dòng) 將鼠標(biāo)指到要平行移動(dòng)的信號(hào)線段上，按住鼠標(biāo)左健不放鼠標(biāo)指針變?yōu)槭旨^形水平成垂直方

22、向拖曳鼠標(biāo)移到目的位置，松開鼠標(biāo)左健，信號(hào)線的平行移動(dòng)即完成。 7信號(hào)線與模塊分離 將鼠標(biāo)指針放在想要分離的模塊上，按住(Shift)健不放，再用鼠標(biāo)把模塊拖曳到別處，即可把模塊與連接線分離。 8信號(hào)線的刪除 選定要?jiǎng)h除的信號(hào)線，按(delete)鍵，即可把選中的信號(hào)線刪除。 24 模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置 在模型窗口中，雙擊待修改參數(shù)的模塊圖標(biāo)，打開功能模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，然后通過改變對(duì)話框相關(guān)欄目中的數(shù)據(jù)便可。第三章 三相橋式全控整流電路的原理 3.1 主電路原理說明圖3.1 基本電路整流電路的負(fù)載為帶反電動(dòng)勢的阻感負(fù)載。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角=0o時(shí)的

23、情況。此時(shí)，對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。此時(shí)電路工作波形如圖2所示。圖3.2 =0o時(shí)波形=0o時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由圖中變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。在分析ud的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn)n為參考點(diǎn)，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓 ud1

24、為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽極組導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓ud = ud1ud2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對(duì)應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的最大（正得最多）的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最?。ㄘ?fù)得最多）的相電壓，輸出整流電壓 ud為這兩個(gè)相電壓相減，是線電壓中最大的一個(gè)，因此輸出整流電壓ud波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。由于負(fù)載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大，電感對(duì)電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢Li，它的極性事阻止電流變化的

25、。當(dāng)電流增加時(shí)，它的極性阻止電流增加，當(dāng)電流減小時(shí)，它的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無窮大時(shí)趨于一條平直的直線。為了說明各晶閘管的工作的情況，將波形中的一個(gè)周期等分為6段，每段為60o，如圖3-2所示，每一段中導(dǎo)通的晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示。由該表可見，6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1VT2VT3VT4VT5VT6。表1 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載=0o時(shí)晶閘管工作情時(shí)段共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓UdUa-Ub=UabUa-Uc=UacUb-Uc=Ub

26、cUb-Ua=UbaUc-Ua=UcaUc-Ub=Ucb圖3-3 給出了=30o時(shí)的波形。從t1角開始把一個(gè)周期等分為6段，每段為60o與0o時(shí)的情況相比，一周期中ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合表1的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30o,組成 ud 的每一段線電壓因此推遲30o，ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖所示。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流 ia 的波形，該波形的特點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的120o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的12

27、0o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。圖3-3 =30o時(shí)的波形由以上分析可見，當(dāng)30o時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于帶大電感的反電動(dòng)勢，id波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續(xù)。當(dāng)60o時(shí)，如90o時(shí)電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖3-4所示，ud平均值繼續(xù)降低，由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻，使得ud的值出現(xiàn)負(fù)值，當(dāng)電感足夠大時(shí)，ud中正負(fù)面積基本相等，ud平均值近似為零。這說明帶阻感的反電動(dòng)勢的三相橋式全控整流電路的角的移相范圍為90度。第四章 單元電路設(shè)計(jì)4.1 主電路主電路為帶阻感負(fù)載的三相橋式電路圖4.1 主電路圖4.2 觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管開關(guān)可靠導(dǎo)

28、通（門極電流應(yīng)大于擎柱電流），觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，不超過門極電壓、電流和功率，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)，應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離晶閘管可控整流電路，通過控制觸發(fā)角a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓大小。為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。晶閘管相控電路，習(xí)慣稱為觸發(fā)電路。大、中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是晶體管觸發(fā)電路，其中以同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路。此處就是采用集成觸發(fā)產(chǎn)生觸發(fā)脈

29、沖。KJ004組成分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。KJ004觸發(fā)電路為模擬的觸發(fā)電路,其組成為：3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊，可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大,即可得到完整的三相全控橋觸發(fā)電路，如下所示：圖3.2.2 完整觸發(fā)電路圖4.3 保護(hù)電路我們不可能從根本上消除生產(chǎn)過程過電壓的根源，只能設(shè)法將過電壓的副值抑制到安全限度之內(nèi)，這是過電壓保護(hù)的基本思想。抑制過電壓的方法不外乎三種：用非線性元件限制過電壓的副度，用電阻消耗生產(chǎn)過電壓的能量，用儲(chǔ)能元件吸收生產(chǎn)過電壓的能量。 對(duì)于非線性元件，不是額定電壓小，使用麻煩，就是不宜用于抑制頻

30、繁出現(xiàn)過電壓的場合。所以我們選用用儲(chǔ)能元件吸收生產(chǎn)過電壓的能量的保護(hù)。使用RC吸收電路，這種保護(hù)可以把變壓器繞組中釋放出的電磁能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場能量儲(chǔ)存起來。由于電容兩端電壓不能突變，所以能有效抑制過電壓，串聯(lián)電阻消耗部分產(chǎn)生過電壓的能量，并抑制LC回路的震動(dòng)。如圖4.3.1圖4.3.1 RC吸收電路(1)晶閘管的過電壓保護(hù)晶閘管的過電壓能力比一般的電器元件差，當(dāng)它承受超過反向擊穿電壓時(shí)，也會(huì)被反向擊穿而損壞。如果正向電壓超過管子的正向轉(zhuǎn)折電壓，會(huì)造成晶閘管硬開通，不僅使電路工作失常，且多次硬開關(guān)也會(huì)損壞管子。因此必須抑制晶閘管可能出現(xiàn)的過電壓，常采用簡單有效的過電壓保護(hù)措施。對(duì)于晶閘管的

31、過電壓保護(hù)可參考主電路的過電壓保護(hù)，我們使用阻容保護(hù)，電路圖如圖4.3.2圖4.3.2 阻容保護(hù)電路(2)晶閘管的過電流保護(hù) 在整流中造成晶閘管過電流的主要原因是：電網(wǎng)電壓波動(dòng)太大負(fù)載超過允許值，電路中管子誤導(dǎo)通以及管子擊穿短路等。所以我們要設(shè)置保護(hù)措施，以避免損害管子。 常見的過電流保護(hù)有：快速熔斷器保護(hù)，過電流繼電器保護(hù)，限流與脈沖移相保護(hù)，直流快速開關(guān)過電流保護(hù)。 快速熔斷器保護(hù)是最有效，使用最廣泛的一種保護(hù)措施；快速熔斷器的接法有三種：橋臂串快熔，這是一種最直接可靠的保護(hù)；交流側(cè)快熔，直流側(cè)快熔，這兩種保護(hù)接法雖然簡單，但保護(hù)效果不好。 過電流繼電器保護(hù)中過電流繼電器開關(guān)時(shí)間長（約幾百

32、毫秒）只有在短路電流不大時(shí)才有用。限流與脈沖移相保護(hù)電路保護(hù)比較復(fù)雜。直流快速開關(guān)過電流保護(hù)功能很好，但造價(jià)高，體積大，不宜采用。 總結(jié)的結(jié)果：最佳方案是選用快速熔斷器保護(hù)，并采用橋臂串快熔接法。如圖： 第五章 三相橋式整流電路仿真模型建立和參數(shù)設(shè)置5.1 三相橋式整流電路的仿真帶阻感性負(fù)載的仿真啟動(dòng)MATLAB7.1，進(jìn)入SIMLINK后新建文檔，根據(jù)晶閘管三相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)，在模型窗口建立主電路仿真模型，繪制加入同步裝置和脈沖觸發(fā)器等的三相橋式整流系統(tǒng)模型如圖2所示。雙擊各模塊，在建立的對(duì)話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。圖5.1 三相橋式系統(tǒng)模型整流（1） 交流電壓源的參數(shù)設(shè)置 三相電源的相位互

33、差120，設(shè)置交流峰值電壓為220V，頻率為50HZ。A相電源B相電源C相電源（2） 負(fù)載參數(shù)的設(shè)置 R=10歐姆，L=100mh, C=inf通用橋臂參數(shù)的設(shè)置三相全控橋電路圖與其參數(shù)如下：電路圖參數(shù)設(shè)定（4）同步脈沖觸發(fā)電路脈沖電路由6個(gè)單脈沖構(gòu)成，與6個(gè)晶閘管一一對(duì)應(yīng)，脈沖之間角度依次相差60度，脈沖1參數(shù)如下：參數(shù)設(shè)定5.2 帶阻感性負(fù)載三相橋式全控整流電路的仿真分析一、 波形分析：（如圖所示）從上到下依次是Ud,Id,I2,Ivt1的波=0時(shí)波形=30時(shí)波形=60時(shí)波形=90時(shí)波形圖2為a=30°時(shí)帶阻感性負(fù)載的波形，如果假定負(fù)載中的電感足夠大，負(fù)載電流保持連續(xù)且基本平直（近似為一條直線），電路已處于穩(wěn)態(tài)?？梢钥闯觯骶чl管的通斷情況，Ud波形以及晶閘管所承受的電壓波形同電阻負(fù)載是一樣。二者的區(qū)別在于，在阻感性是，由于電感的作用，使得負(fù)載電流保持連續(xù)且基本平直。因此流過變壓器二次繞組的電流波形在頂部基本都是平直的這和電阻性負(fù)載是不一樣。當(dāng)觸發(fā)角a改變時(shí)，電路的工作情況也將會(huì)發(fā)生變