三相桥式整流电路的matlab仿真

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三相可控整流电路的MATLAB仿真

三相可控整流电路的MATLAB仿真
各高等院校,Matlab 已经成为线性代数、数值 分析、数理统计、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、 图像处理等课程的基本教学工具,已成为大学生必须掌握的基本技能之一。 Matlab 功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。 Matlab 提供的可视化仿真工具 Simulink 可直接建立电路仿真模型,随意改 变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的 步骤。
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第一章 三项半波可控整流电路
1.1 电路结构 为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线,为了给三次谐波电流提供通 路,减少高次谐波的影响,变压器一次绕组接成三角形,为△/Y 接法。三个晶 闸管分别接入 a、b、c 三相电源,其阴极连接在一起为共阴极接法,这种接法触 发电路有公共端,连线方便。如图 1-1
图 1-1 三相半波可控整流电路原理图
2.2 工作原理 假设将电路中的晶闸管换作二极管,并用 VD 表示,该电路就成为三相半波可控 整流电路。此时,三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大,则该相对应的二 极管导通, 并使另两相的二极管承受反压关断, 输出整流电压即为该相的相电压, 波在相电压的交点处, 均出现了二极管换相, 即电流由一个二极管向另一个二极 管转移, 称这些交点为自然换相点。 自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早 时刻,将其作为计算各晶闸管触发角 的起点,即 0 。要改变触发角只能是 在此基础上增大它,即沿时间坐标轴向右移。 稳定工作时, 三个晶闸管的触发脉冲互差 120 , 规定 t / 6 为控制角 的起点, 称为自然换相点。 三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正 半周波形的交叉点,在各相相电压的 / 6 处,即 t 1 、 t 2 、 t 3 ,自然换相点 之间互差 2 / 3 ,三相脉冲也互差 120 。 在 t 1 - t 2 区间,有 U u U v , U u U w , U 相电压最高, VT1 承受正向电压, 在 t 1 时刻触发 VT1 导通,导通角 120 ,输出电压 U d U u 。其他两个晶闸管 承受反向电压而不能导通。VT1 通过的电流 It1 与变压器二次侧 u 相电流波形相同, 大小相等,可在负载电阻 R 两端测试。 在 t 2 - t 3 区间,有 U u U v ,V 相电压最高, VT2 承受正向电压,在 t 2 时 刻触发 VT2 导通, U d U v 。 VT1 两端电压 Ut1 Uu Uv Uuv0 ,晶闸管 VT1 承受反 向电压关断。

三相桥式全控整流电路matlab仿真总结

三相桥式全控整流电路matlab仿真总结

三相桥式全控整流电路matlab仿真总结三相桥式全控整流电路是一种常用于工业领域的电力电子装置,它可实现对高压交流电进行整流,将其转化为直流电供给负载。

在本文中,我们将使用MATLAB 软件进行仿真分析,并一步一步解答相关问题。

【第一步:建立电路模型】首先,我们需要建立三相桥式全控整流电路的模型。

在MATLAB中,我们可以使用Simulink来进行电路建模。

打开Simulink界面,选择建立一个新的模型文件。

然后,选择信号源模块,设置输入电压的参数,例如频率、幅值等。

接下来,选择桥式全控整流电路模块,设置电路的参数,如电阻、电感、电容等。

最后,建立一个输出信号的示波器,以便观察电路中各节点的电压和电流波形。

【第二步:参数设置】在进行仿真前,我们需要设置电路的参数。

在三相桥式全控整流电路中,常见的参数有:输入电压的频率和幅值、电压和电流传感器的增益、电阻和电容的数值等。

根据实际需求,选择合适的数值进行设置。

【第三步:电路仿真】设置好电路的参数后,我们可以开始进行仿真分析了。

在Simulink界面,点击“运行”按钮,MATLAB将根据设置的参数自动进行仿真计算,得到电路中各节点的电压和电流波形。

同时,仿真过程中,Simulink还会显示实时的仿真结果,以便我们观察电路的动态特性。

【第四步:结果分析】得到仿真结果后,我们可以进行结果分析。

首先,观察电路中各节点的电压波形,了解电路的工作状态和稳定性。

然后,计算电路中的电流波形,分析电路的功率损耗和能效等指标。

最后,将仿真结果与实际应用需求进行对比,评估电路的性能和可靠性。

【第五步:参数优化】在分析结果的基础上,我们可以对电路的参数进行优化。

通过调节电路的电阻、电容等参数,以达到更好的性能指标。

在MATLAB中,我们可以使用优化算法进行参数优化,例如粒子群算法、遗传算法等。

经过优化后,再次进行仿真验证,评估优化效果。

综上所述,通过MATLAB软件进行仿真分析,可以快速、准确地评估三相桥式全控整流电路的性能指标。

基于Matlab_Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真

基于Matlab_Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真

基于Matlab/Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真摘要本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上,建立了基于Simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型,并对其带电阻负载时的工作情况进行了仿真分析与研究。

通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。

关键词Simulink建模仿真三相桥式全控整流对于三相对称电源系统而言,单相可控整流电路为不对称负载,可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。

故在负载容量较大的场合,通常采用三相或多相整流电路。

三相或多相电源可控整流电路是三相电源系统的对称负载,输出整流电压的脉动小、控制响应快,因此被广泛应用于众多工业场合。

本文在Simulink仿真环境下,运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立三相桥式全控整流电路的仿真模型,并对其进行仿真研究。

一、三相桥式全控整流电路的工作原理三相桥式全控整流原理电路结构如图1所示。

三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路,完整的三相桥式整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成(见图1-1)。

6个晶闸管以次相隔60度触发,将电源交流电整流为直流电。

三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式,以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通(上桥臂和下桥臂各一个)。

整流变压器采用三角形/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。

元件的有序控制,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT、VT。

它们可构成电源系统对负载供电的6条整流回路,各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。

图1-1 三相桥式全控整流原理电路二、基于Simulink三相桥式全控整流电路的建模三相桥式全控整流电路在Simulink环境下,运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立了三相桥式全控整流电路的仿真模型,仿真结构如图2-1所示:图2-1 三相桥式全控整流电路的仿真模型在模型的整流变压器和整流桥之间接入一个三相电压-电流测量单元V-I是为了观测方便。

MATLAB仿真三相桥式整流电路(详细完美)

MATLAB仿真三相桥式整流电路(详细完美)

目录摘要- 1 -Abstract- 2 -第一章引言- 3 -1.1 设计背景- 3 -1.2 设计任务- 3 -第二章方案选择论证- 5 -2.1方案分析- 5 -2.2方案选择- 5 -第三章电路设计- 6 -3.1 主电路原理分析- 6 -第四章仿真分析- 7 -4.1 建立仿真模型- 7 -4.2仿真参数的设置- 8 -4.3 仿真结果及波形分析- 9 -第五章设计总结- 22 -致谢- 23 -参考文献- 23 -摘要目前,各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。

这类整流电路结构简单,控制技术成熟,但交流侧输入功率因数低,并向电网注入大量的谐波电流。

据估计,在发达国家有60%的电能经过变换后才使用,而这个数字在本世纪初达到95%。

电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。

据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。

电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。

可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。

随着社会生产和科学技术的发展,整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。

Matlab提供的可视化仿真工具Simulink 可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤。

本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模,对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析,既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。

此次课程设计要求设计晶闸管三相桥式可控整流电路,与三相半波整流电路相比,三相桥式整流电路的电源利用率更高,应用更为广泛。

关键词:电力电子晶闸管simulink 三相桥式整流电路AbstractAt present, all kinds of power electronic converter input rectifier circuit input power level generally use the uncontrolled rectifier or phase controlled rectifier circuit. This kind of rectifier circuit is simple in structure, control technology is mature, but the AC input power factor is low, and the harmonic currents injected a lot to the power grid. According to estimates, in developed countries 60% of the electric energy transformed before use, and this figure reached 95% at the beginning of the century.Power electronic technology has been widely used in electric power system. According to estimates, the developed countries in the end users to use electricity, with more than 60% of the electricity at least after more than once in power electronic converter device. Power system in the modernization process, the power electronic technology is one of the key technologies. It is no exaggeration to say that, if you leave the power electronic technology, power system modernization is unthinkable.With the development of social production and scientific technology, application of rectifier circuit in the field of automatic control system, the measuring system and the generator excitation system is more and more widely. Matlab provides a visual simulation tool Simulink can directly establish circuit simulation model, changing the simulation parameters, and can immediately get the simulation results of arbitrary, intuitive, further saves the programming steps. In this paper, Simulink is used to model the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit, the different control angle, bridge fault conditions are simulated and analyzed, which deepens the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit theory, it also examines the foundations for modern power electronic experimental teaching lay a good solid.The curriculum design for the design of thyristor three-phase bridge controlled rectifier circuit, compared with three phase half wave rectifier circuit, the power of three-phase bridge rectifier circuit utilization rate higher, more extensive application.Key words: electronic power thyristor Simulink three-phase bridge rectifier circuit第一章引言1.1 设计背景在电力、冶金、交通运输、矿业等行业,电力电子器件通常被用于电机变频调速、大功率设备驱动的关键流程之中,由于电力电子器件故障往往是致命性的、不可恢复的,常导致设备的损毁、生产的中断,造成重大经济损失。

三相桥式全控整流电路matlab仿真实验报告 图文精

三相桥式全控整流电路matlab仿真实验报告 图文精

实验报告课程名称:电力电子技术实验项目:三相桥式全控整流电路matlab仿真专业班级:自动化1202班姓名:梁卜川学号:120302206实验时间:2014. 12.30比阅时间:亠•实验目的:1.熟悉Matlab仿真软件和Simulink模块库。

2.掌握三相桥式全控整流电路的工作原理、工作情况和工作波形二•实验原理(或设计方案):三相桥式全控整流电路三•实验步骤:三相桥式全控整流电路(1)建立仿真模型* f* E9 ■(2)设置模块参数1)电源参数设置:电压设置为380V,频率设为50Hz。

要注意初相角的设置,a 相的电压源设为0, b相的电压源设为-120, c相的电压源设为-240。

2)负载参数设置:电阻负载:电阻设为5Q,电感为0,电容无穷大inf。

阻感负载:电阻负载:电阻设为45Q,电感为1H,电容无穷大inf。

3)6-脉冲发生器:频率50Hz,脉冲宽度取10 °选择双脉冲触发方式4)三相晶闸管整流器参数设置如下图电阻负载参数设置:阻感负载参数设置:四.实验记录1.三相桥式全控整流电路电阻负载(1)电阻负载302.三相桥式全控整流电路阻感负载(1)阻感负载30°5.实验总结:由于这是第一次接触MATLAB仿真软件,在使用过程中遇到了较多的困难,例如起初存在着找不到器件或器件参数设置有问题的情况,而且发现所使用的MATLAB软件与实验指导书所使用的版本不同,这也造成了不少麻烦。

但通过参考指导书的内容,上网搜索资料以及同学之间的互相交流,最终较圆满的完成了仿真任务,学会了初步使用MATLAB仿真软件的基本操作步骤,更认识到了MATLAB仿真软件的重要性,希望今后里能够更多接触MATLAB仿真,做到熟练使用仿真软件。

三相桥式可控整流电路的MATLAB仿真

三相桥式可控整流电路的MATLAB仿真

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MATLAB Simulation of Three-Phase Bridge Controlled Rectifier Circuit JIA Zhou, (Institute
WANG Jin—mei,
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(a)控制角为oo
(b)控制角为60*
图4带电阻电感性负载三相桥式半控整流电路不同控制角的仿真结果对比
2三相桥式全控整流电路
vTlVT,几dl
三相可控整流电路中应用最多的是三相桥式全控整流电路,如图5所 示。在三相桥式全控整流电路中,每一个导电回路中有2个晶闸管,即用2 个晶闸管同时导通以控制导电的回路。上文已经就三相桥式半控整流电路 在纯电阻性负载时进行了较为详尽的分析,而且全控电路与半控电路在纯 电阻性负载时的工作情况基本一致。以下重点分析带电阻电感负载时的工 作情况。 形不同。当电感足够大时,玉的波形可近似为一条水平线。
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图5三相桥式全控整流电路原理
当a一<600时(a=0。图8(a))//'d波形连续,工作情况与带电阻负载时相似。区别在于:得到的负载电流id波
万方数据
当d>60。时(a=90。图8(b))电阻电感负载时的工作情况与电阻负载时不同,阻感负载时,№波形会出现 负的部分。三相桥式全控整流电路的Ot角移相范围为90。。晶闸管及输出整流电压的情况如表2。
【1】焦宇辉.一种新雕J.-7控硅三相全波整流电路分析方法【J】.郑州大学学报,2000,32(2):52. 【2】王兆安.黄俊.电力电子技术【M】.北京:机械工业出版社,2006. 【3】臧小惠.基于¥imulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真们.内江科技,2007,28(2):120. 【4】李传琦.电力电子技术计算机仿真实验【M】.北京:电子工业出版社,2007.

基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究_图文(精)

基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究_图文(精)

用simulink对三相桥式全控整流电路进行仿真研究姓名:刘佰兰学校:中山大学学号:09382014 专业:自动化摘要:三相桥式全控整流电路在现代电力电子技术中具有很重要的作用和很广泛的应用。

这里结合全控整流电路理论基础,采用Matlab的仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路的进行仿真,对输出参数进行仿真及验证,进一步了解三相桥式全控整流电路的工作原理。

关键词:simulink 三相桥式全控整流仿真一、研究背景随着社会生产和科学技术的发展,整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。

常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。

三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。

它是由半波整流电路发展而来的。

由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串联而成。

六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通,来实现对三相交流电的整流,当改变晶闸管的触发角时,相应的输出电压平均值也会改变,从而得到不同的输出。

由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号,同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件,采用常规电路分析方法显得相当繁琐,高压情况下实验也难顺利进行。

Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤。

本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模,对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析,既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。

二、三相桥式全控整流电路工作原理1.三相桥式全控整流电路特性分析图1是电路接线图。

三相桥式全控整流电路图是应用最为广泛的整流电路,其电路图如下:图1在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。

三相桥式全控整流电路的Matlab仿真及其故障分析资料讲解

三相桥式全控整流电路的Matlab仿真及其故障分析资料讲解

三相桥式全控整流电路的M a t l a b仿真及其故障分析三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析摘要:设计一种以三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析。

以三相桥式全控整流电路为分析对象,利用Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems仿真采集功率器件在开路时的各种波形,根据输出波形分析整流器件发生故障的种类,判断故障发生类型,确定发生故障的晶闸管,实现进一步故障诊断。

运用matlab中的电气系统库可以快速完成对三相整流电路故障仿真,通过分析可以对故障类型给予初步判断,对电力电子设备的开发、运用以及维修有极大的现实意义。

关键词:Matlab;三相整流桥;电力电子故障Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled RectifierZhang lu-xiaCollege of Physics& Electronic Information Electrical Engineering &Automation No: 060544076Tutor: Wu yanAbstract: the article introduces a design of Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier. using the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit for analysis, the output waveform in each kind of fault can be simulated through the circuit with the SimPower Systems under the Matlab/Simulink surroundings, for sure the SCR of having troubles in order to fulfill further trouble diagnoses. it can finish Matlab Simulation ahout electrical system1quickly and fulfill further trouble diagnoses. it will play an important role in the field of electric power & electron on equipment exploration and maintenance..key words: Matlab; three-phase rectifier bridge; power electronics trouble目录1 引言 (3)2 三相全控整流电路 (4)2.1 整流器件 (4)2.2 整流原理 (4)2.2.1 触发脉冲 (5)2.2.2 带电阻负载时的工作情况 (6)2.2.3 带阻感负载时的工作情况 (8)3 三相桥式全控整流电路仿真建模 (10)3.1 仿真模块 (10)3.1.1 交流电压源模块 (10)3.1.2 选择开关 (10)3.1.3 晶闸管的仿真模型 (11)3.1.4 同步6脉冲触发器的仿真模型 (12)3.1.5 常数模块参数的设置 (13)3.1.6 通用桥设置 (13)3.1.7 显示模块 (14)3.2 三相全控整流电路的matlab仿真 (14)3.2.1 带电阻负载的仿真 (14)3.2.2 阻感负载的仿真 (16)4 故障分析 (17)5 结束语 (18)1 引言在电力、冶金、交通运输、矿业等行业,电力电子器件通常被用于电机变频调速、大功率设备驱动的关键流程之中,由于电力电子器件故障往往是致命性的、不可恢复的,常导致设备的损毁、生产的中断,造成重大经济损失。

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五邑大学电力电子技术课程设计报告题目:三相桥式整流电路的MATLAB仿真院系信息工程学院专业轨道交通自动化学号11071339学生姓名唐伟轩指导教师张建民一、题目的要求和意义利用MATLAB软件中的SIMULINK对三相桥式整流电路进行建模、仿真,设置参数,采集波形。

具体要求如下:输入三相电压源,线电压取380V,50Hz,内阻0.002欧姆。

利用六个晶闸管搭建三相桥式整流电路的模型。

当负载为纯电阻负载与阻感负载时,利用示波器查看仿真波形,并将Ud 、Id、UVT1波形记录下来。

并画出电路的移相特性曲线Ud=f(α)。

故障波形的采集:当触发角为30度时,将其中某一个晶闸管断开,查看电阻或阻感负载下的输出电压Ud 、UVT1的波形,记录下来,并分析故障现象。

整流电路是电力电子技术中最为重要,也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业领域,也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。

常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。

三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。

Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强。

利用matlab对三相桥式全控整流电路仿真,可以让我们进一步深入了解三相整流电路工作的每一个步骤,充分掌握三相整流电路,而对故障波形的采集与分析,锻炼我们解决电路出现问题时的能力,以使我们在实际工作中也能足够的理论知识去排除及解决各种电路故障,具有十分重要的意义。

二、方案的论证与设计三相桥式全控整流电路由一组共阴极的和一组共阳极接法的晶闸管串联而成。

其中阴极连在一起的三个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组,阳极连在一起的三个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组,如图1所示。

图1中a相电源的初相角是0,c相电源初相角是120度,b相电源的初相角是-120度。

三相半波整流时,在一个周期内,相电压最高值会交换三次,而三相全桥时,负载相当于接在两相的线电压上,而线电压的最高值每个周期会交换六次,线电压波峰的交点叫自然交换点,这就意味,当触发角α=0时,就能整流出一个周期内有六个波峰的直流电,它们的电压波形如图2α=0 Ua Ub UcUab Uac Ubc Uba Uca Ucb Uab Uac三相电压和线电压关系(图2)这样只要六个晶闸管按照VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的导通顺序,每个晶闸管导通60度,即可把三相交流电源整流为直流电。

每个晶闸管的导通顺序如下表1所示时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压ud ua-ub=uab ua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通,来实现对三相交流电的整流,当改变晶闸管的触发角时,相应的输出电压平均值也会改变,从而得到不同的输出。

以线电压的过零点为时间坐标的零点,当负载为纯电阻负载是,只要触发角少于60°,负载电流就能连续。

当为阻感负载时,此时负载电压连续,而负载电流的波动幅度的大小取决于电感的大小,当电感值比较大时,负载电流波动将会很小,当α>60°,即使线电压过零为负值时,相应的晶闸管仍会导通,即电流仍然是连续的。

当α=90° 时,线电压为正的导通部分与为负时的面积相等,则在一个周期内,负载电压为零,故阻感负载时,触发角不能大于90°。

可得当整流输出电压连续时的平均值为(阻感负载α≤90°或电阻负载α≤60°时):()αωωπαπαπcos 34.2sin 63123232U t td U U d ==⎰++ 式 2.1带电阻负载且α>60°时,此时的负载电压和电流都不连续,整流电压平均值为:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++==⎰+απωωππαπ3cos 134.2sin 63232U t td U U d 式2.2三、 纯阻性负载仿真仿真电路图如下图3所示:纯电阻负载电路(图3)三相电源的相电压有效值为220V ,频率为50HZ ,电源内阻设为0.002Ω,负载为纯电阻负载,电阻取1Ω, 由于仿真时,matlab 内每个晶闸管的触发角是按坐标Y轴处算起的,而我们定义的触发角是按线电压的自然交换点算的,它们之间差了30°,所以即使在α=0°时,每个晶闸管都要的导通延时都要加上30°。

仿真时,我设定触发角为30°,根据表1的各个晶闸管的导通关系,可以得到每个晶闸管的导通延时为:VT1延时:0.02*(30+0)/360VT2延时:0.02*(30+60)/360VT3延时:0.02*(30+120)/360VT4延时:0.02*(30+180)/360VT5延时:0.02*(30+240)/360VT6延时:0.02*(30+300)/360设置好每个参数,得到VT1的电压波形为下图4所示:纯电阻负载VT1电压(图4)由图可以看出,在自然换相点后的30°内,VT1仍然要承受一正向电压,这是因为此时a相的电压最高,b相电压最低,但是VT1的触发脉冲还没有来,即VT1还没有导通,故会有一正电压加在VT1上。

在VT1导通后,电压立即变为0,而后来b、c、相电压高于a相时,VT1就要承受反向电压。

通过观察示波器,可以看到负载电压和电流的的波形图,如图5所示,为电压波形图,图6为电流波形图:纯电阻负载Id(图5)纯电阻负载Ud(图6)由图可知,纯电阻负载时,负载的电压跟电流是完全一样的,都是连续的,而且每个波峰都只有一半,这是因为触发角α=30°,而每个波峰本来也就是60°,刚好缺了一半,这跟纯电阻负载时电压、电流的理论关系一样。

晶闸管触发角与整流后平均电压的关系,即Ud=f(α)。

通过不断更改每个晶闸管的触发角,且通过均值计算器模块,即可得到不同触发角时,负载的平均电压,如表2所示触发角α(度)输出直流电压(伏)0 510.910 50320 480.130 441.840 39150 328.660 253.570 181.480 119.190 67.87调用matlab的plot函数,即可把触发角与负载的平均电压关系图画出来,如图7所示:纯电阻负载触发角与负载电压关系(图7)四、阻感性负载仿真电路图如图8所示:阻感负载仿真电路(图8)负载为阻感负载,电感10mH,电阻取1Ω三相电源的相电压有效值为220V,频率为50HZ,电源内阻设为0.002Ω。

其它晶闸管的触发角设置跟纯电阻负载时一样,仍是α=30°。

运行仿真,得到VT1的电压波形图如图9所示:阻感负载VT1电压(图9)由图9可知,此时VT1的电压波形跟纯电阻时的是一样的,分析方法也相同,同样通过示波器,可以得到阻感负载的电流和电压波形图,图10为电流波形图,图11为电压波形图:阻感负载Id(图10),阻感负载Ud(图11)很明显,阻感负载触发角α=30°时,电压和电流波形是不一样的,电压波形可以突变,且跟纯电阻时一样,没有负值的情况,这是因为此时α<60°,线电压还没有过零另外的晶闸管又被导通了,故不会有负值。

而电流则是很明显的平缓了很多,这是因为负载上有电感的存在,而电感的电流是不能突变的,故电流会缓慢上升到一定值,随后会在这个值上,随着电压的波动而有相对平缓很多的波动,纹波峰值相对纯电阻时减少了很多。

晶闸管触发角与整流后平均电压的关系,即Ud=f(α),通过不断更改每个晶闸管的触发角,且通过均值计算器模块,即可得到不同触发角时,负载的平均电压,如表3触发角α(度)输出直流电压(伏)0 510.910 50320 480.130 441.840 39150 328.560 253.470 173.280 87.6190 -1.908调用matlab的plot函数,即可把触发角与负载的平均电压关系图画出来,如图12所示:阻感负载触发角与负载电压关系(图12)五、故障分析设晶闸管的触发角α =30°,并断开第四个晶闸管VT4,作为故障波形的采集。

且采用带纯阻负载的三相桥式整流电路作为分析,设置好所有参数,仿真得到VT1的电压波形和Ud的波形,如图13所示VT1电压波形,图14为Ud波形:故障VT1电压(图13)故障Ud(图14)由负载电压Ud的波形可以清晰看到,导通的波峰只有一半,说明触发角是30°,但是一个周期只有四个波峰,缺少了两个,而且都是每个周期的第四和第五个波峰。

虽然不能判断出是阻感负载还是纯电阻负载,但是对比一下上面三相桥式整流电路的晶闸管导通关系。

可以很轻易地判断出是VT4的触发脉冲出现了故障,只有这样才会导致负载电压到了第四和第五个波峰时,但是由于VT4没有导通,即电压仍然保持上一个波峰的电压一直降到零,经过120°后,又再次导通,故每个周期,负载电压都会缺了第四个和第五个波峰。

六、心得体会这一次的三相全桥整流电路的Matlab仿真实验,不仅仅学习到电力电子的知识,而且还学习到了电脑知识,由于一开始装了这个软件很多次都不能正常打开,后来在网上查询才得知,原来Matlab的默认计算模块是基于英特尔的,而我的电恰恰是AMD的CPU,故一直都打不开这个软件,改了相关设置,软件就能打开了。

紧接着的问题又来了,尽管对三相桥式全控整流电路很熟悉,但由于对Simlink的各个模块不熟悉,只好翻开书本,一边对着各个模块的介绍,一边把仿真电路图画出来,通过这次的仿真实验,让我再一次深深地感受这个软件的强大,在接下来的时间里,一定要认真学好。

在设置好相关参数后,发现即使在纯电阻负载,触发角为零时,在出发延时都设置对时,负载电压在一个周期内只有两个波峰,与理论实际不符合。

通过查阅资料和翻看书本才明白到对应图1的结构,三相电源的a相的初相角必须是0°,b相的初相角必须是-120°,C相的初相角必须是120°,这样才能得到负载电压一个周期六个波峰的仿真图,在这里完全正确的前提下,接下来的各个仿真都能轻易做出来。

通过这次仿真实验,使我深刻地理解了三相全控桥式整流各个晶闸管的导管顺序和关系,也掌握了故障分析的相关理论知识,受益匪浅。

七、参考文献[1] 王兆安.刘进军.电力电子技术[M].北京.机械工业出版社,2009.5[2] 薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用.北京:清华大学出版社,2002.[3] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真.北京:机械工业出版社,2007.[4] 贺益康,潘再平.电力电子技术基础.浙江:浙江大学出版社,2003.。

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