电力电子课程设计任务书--三相桥式全控整流电路的仿真研究
三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验
三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验背景三相桥式全控整流电路是一种常用的交流调直流电路，可以将交流电源转换为稳定的直流电源，常用于工业生产中的大型电动机驱动系统等。
因此，在电力电子课程中，对于三相桥式全控整流电路的掌握至关重要。
Simulink 是 MATLAB 的拓展模块，可用于系统级模拟和建模，并广泛应用于电力电子学、控制工程、通信和信号处理等领域。
在本文中，我们将介绍三相桥式全控整流电路 Simulink 仿真实验的建模和仿真过程。
实验目的1.了解三相桥式全控整流电路的基本原理和结构；2.掌握 Simulink 的建模方法和使用；3.了解整流电路控制方式，以及开环控制和反馈控制的优缺点；4.通过实验数据分析，验证反馈控制的优势。
实验原理三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路的基本原理如下图所示：三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路由三个交流源和六个晶闸管构成，晶闸管分别为 V1、V2、V3、V4、V5 和 V6，其中，V1 和 V6 为两端可控硅，V2 和 V4 为反向可控硅，V3 和 V5 为二极管。
通过对不同晶闸管的控制，可以将交流电源转换为稳定的直流电源。
Simulink 建模在 Simulink 中建立三相桥式全控整流电路模型的过程如下：1.创建模型首先，打开 MATLAB 并创建一个新的模型。
2.添加模块建立三相桥式全控整流电路模型，需要使用到 Simulink 的 SimPowerSystems 模块，因此需要在 Simulink 库中添加此模块。
具体方法为：在主界面上找到“Simulink 库浏览器”，然后在“SimPowerSystems”中选择需要使用的模块，如下图所示。
Simulink 库浏览器添加模块3.建立模型接着，我们开始建立模型。
首先，从 Simulink 库中拖拽“三相 AC Voltage Source”模块，然后拖拽“Three-Phase Controlled Rectifier”模块，连接二者，并设置模块的参数及输入信号。
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
三相桥式全控整流电路的设计与仿真目录第一章绪论 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计意义 (2)第二章设计总体思路 (3)2.1设计要求 (3)（1）设计指标 (3)2.2设计思路 (3)2.3基本原理 (4)2.4基本框图 (5)第三章单元电路设计 (5)3.1 主电路 (5)3.2 触发电路 (7)3.3 保护电路 (11)第四章电路分析与仿真 (14)4.1三相桥式全控整流电路 Matlab仿真电路图（阻感负载） (14)仿真电路图 (14)阻感负载仿真图 (15)总结 (19)附录 (20)1、主电路图 (20)2、触发电路图 (21)3、总电路图 (22)参考文献 (24)1第一章绪论1.1设计目的1、通过对三相桥式电路的设计,掌握整流电路的工作原理,提高我们的运用科学理论知识能力、工程实践能力2、通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。
1.2设计意义电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）和高效利用能源均至关重要。
我国目前仍旧是一个发展中的国家，尚处于前工业化阶段，传统产业仍然是我国国民经济的主力军，因此在近期或在较长一段时期内，传统产业的改造和发展将在很大程度上决定着我国经济的发展。
而电力、机械、冶金、石油、化工、交通运输是传统产业的重要支柱，这些产业技术水平的高低直接关系到我国工业基础的强弱。
毫无疑问，电力电子技术是提高这些产业技术水平的重要手段，它是对我国传统产业实现技术改造、建立自动化工业体系的关键应用技术。
下面就电力电子技术在国民经济各部门的应用进行简要讨论。
概括起来说，电力电子技术主要应用于电机调速传动、工业供电电源、电力输配电和照明四大方面。
自20世纪50年代末开始，电力电子技术在应用需求的推动下迅速发展成一门崭新的技术。
可以预见，在21世纪，电力电子技术2在现代化社会的建设中的应用将起着重要作用并得到飞跃性的发展。
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
本科课程设计专用封面设计题目：三相桥式全控整流电路的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时刻： 2012 年 06 月 17 日至 6 月 23 日完成设计日期： 2012 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见：__________………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………评阅教师签名：年月日三相桥式全控整流电路的设计与仿真一．设计要求1）完成三相桥式全控整流电路的设计与仿真；2）设计要求：输入：AC100V，50Hz；输出：100V，5A二．题目分析（1）电路组成：该电路为三相桥上全控整流电路，由变压器、六个晶闸管、电感和电阻组成。
（2）电路原理图：图1三相桥式全控整流电路的原理图（3）工作原理：将其中阴极连接在一路的3个晶闸管（VT一、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一路的3个晶闸管（VT4、VT六、VT2）称为共阳极组。
另外，适应上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管别离为VT一、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管别离为VT4、VT六、VT2。
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6，且相位依次相差120º。
整流输出电压Ud一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样。
电阻负载id波形与Ud波形形状一致。
而阻感负载时，当α＞60o时，阻感负载时的工作情形与电阻负载时不同。
电阻负载时，Ud波形不会出现负的部份，而阻感负载时，由于电感L的作用，Ud波形会出现负的部份，若电感L足够大，Ud中正负面积将大体相等，Ud平均值近似为零。
这表明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为0°~90°。
在以上分析中已经说明，整流输出电压Ud 的波形在一周期内脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉动进行计算即可。
电力电子技术课程设计——三相桥式全控整流电路的设计与仿真
第一章绪言1.1设计背景目前，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。
而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。
通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。
大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。
在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。
因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。
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。
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，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。
三相的全控桥式整流电路仿真实验
三相全控桥式整流电路仿真实验学院：交通院专业:交通设备与控制工程班级：1402姓名：刘喜文学号：1109140206日期：2017.4.25一、实验目的（1）加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理；（2）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
（3）了解三相桥式全控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。
（4）掌握SIMULINK模型库的调用，构成电力电子系统并利用MATLAB对系统进行仿真。
二、实验说明本实验利用MATLAB软件对电力电子系统进行仿真实验。
我们是现场在实验室里建立好模型，然后仿真好，截图。
中间只有两天就要交报告，所以时间上还是非常紧的。
MATLAB/SIMULINK/Power System Blockset模型库中包含了常用的电力电子器件模型和整流、逆变电路模块以及相应的驱动模块，使用这些模块构建和编辑电力电子电路并仿真很方便的。
MATLAB电力电子器件模型使用的是简化的宏模型，它只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符，而没有考虑器件内部的细微结构，属于系统级模型。
MATLAB的电力电子器件必须连接在电路中使用，也就是要有电流的回路，但是器件的驱动仅仅是取决于门极信号的有无，没有电压型和电流型驱动的区别。
电力电子器件在使用时一般都并联有缓冲电路，因此，在MATLAB中电力电子器件模型中也已经并联了简单的RC串联缓冲电路，简单缓冲电路的RC值可以在参数表中设置。
三、实验原理三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式全控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（见下图）。
6个晶闸管依次相隔60°触发，将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，以保证在每一瞬间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/星型联结是为了减少3的整倍数次谐波电流对电源的影响。
实验三 三相桥式全控整流电路实验
实验三三相桥式全控整流电路实验一、实验目的(1)加深理解三相桥式全控整流的工作原理。
(2)了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理实验线路如图3-13及图3-14所示。
主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，触发电路为DJKO2-1中的集成触发电路，由KCO4、KC4l、KC42等集成芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
集成触发电路的原理可参考1-3节中的有关内容，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
图3-13 三相桥式全控整流电路实验原理图四、实验内容三相桥式全控整流电路。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容。
(2))学习本教材中有关集成触发电路的内容，掌握该触发电路的工作原理。
六、思考题(1)如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中主电路三相电源的相序可任意设定吗?答：①采用宽脉冲触发或双脉冲触发发式。
在本实验中使脉冲宽度大于1/6个周期。
②在除法某个晶闸管的同时，前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲替代宽脉冲。
(2)在本实验的整流时，对α角有什么要求?为什么?答：在本实验的整流时，移相角度α角度为0-90度，这是因为移相角度α超过90度就会进入逆变状态。
七、实验方法(1)三相桥式全控整流电路按图3-13接线，将DJK06上的 “给定”输出调到零(逆时针旋到底)，使电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，调节给定电位器，增加移相电压，使α角在30°～150°范围内调节，用示波器观察并记录α=30°、60°及90°时的整流电压U d 和晶闸管两端电压U vt 的波形，并记录相应的U d 数值于下表中。
计算公式:U d =2.34U 2cosα (0～60O) U d =2.34U 2[1+cos(a+3)] (60o ～120o) 描绘α=300、600时Ud 、Uvt 的波形。
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
三相桥式全控整流电路的设计与仿真一•设计要求1）完成三相桥式全控整流电路的设计、仿真；2）设计要求：输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，要求输出直流电压60V~200V，计算其主开关器件所承受的最大正反向电压，器件的额定电流，并建立合适的仿真模型，对主电路进行仿真。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
二•题目分析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（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5 ）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2 ）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。
根据要求的输入电压值与输出的电压范围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
再用Multisim 软件进行仿真，调试，得到仿真图形。
1 .主电路图原理图t图一主电路原理图2.三相桥式全控整流电路的特点及其要求：一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
①两管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。
②对触发脉冲的要求：a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6 的顺序，相位依次差60。
b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。
c.同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。
③U d —周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
电力电子课程设计---三相桥式全控整流电路的设计
电力电子课程设计---三相桥式全控整流电路的设计
三相桥式全控整流电路是一种广泛应用于电力电子转换过程中的组件。
该组件在全控式电力电子系统的发展过程中发挥着重要作用。
与传统的环形整流电路相比，它能够更好地改善电力电子系统的功率因素及全控功能，以及减少噪声等。
因此，三相桥式全控整流电路在电力电子课程设计中十分重要。
首先，三相桥式全控整流电路必须更加规范地搭建电路，其搭建基本框架为三相桥式全控二极管共阴极电路，其中必要的电路元件包括导通控制器、IGBT三极管、晶闸管、电容器、三端电感等。
其次，三相桥式全控整流电路必须有一个良好的输出电压控制反馈电路，可以快速稳定地调节输出电压，从而实现电力电子转换设备的最佳状态。
此外，还需要采用丰富的调节方法来改善三相桥式全控整流电路的功率因数、波形特性及性能。
这些调节方法一般包含多相等距调节、多快调节和自适应控制。
在设计时，优化三相桥式全控整流电路的功率因数，给定输出电压条件下，需要选择恰当的IGBT数量、晶闸管的抗击穿电流、串联可控硅的电流截止比对及电容量，以及相关结构的参数等，以保证电路工作的稳定性及经济性，但其最大的难点在于如何综合应用这些调节方法，改善三相桥式全控整流电路的功率因数以及波形特性。
总之，三相桥式全控整流电路设计是一个非常复杂的过程，必须综合考虑各种参数对电路运行性能的影响，同时结合调节方法，以最大程度地改善三相桥式全控整流电路的性能，才能实现电力电子转换设备最佳状态。
【完整版】三相全控桥式整流电路的仿真设计毕业论文设计说明书
河北工业大学毕业设计说明书作者：刘倩学号： 110183 学院：电气工程学院系(专业): 电气工程及其自动化专业题目: 三相全控桥式整流电路的仿真设计指导者：赵争菡实验师评阅者：杨晓光教授2015 年 6 月 10 日目录1 引言 (1)1.1课题研究的背景与意义 (1)1.2 国内外的研究现状及发展趋势……………………………………………………11.3本文主要研究内容 (2)2 整流电路 (3)2.1整流电路概述 (3)2.2 三相桥式全控整流电路 (7)3 MATLAB仿真设计 (13)3.1 MATLAB简介 (13)3.2三相全控整流电路MATLAB建模 (13)3.3不同负载及触发角的电路仿真结果输出 (16)3.4整流输出电压分析 (19)4缓冲电路 (20)4.1过电压保护 (20)4.2过电流保护 (20)4.3缓冲电路概述及充放电型RDC 缓冲电路的设计 (21)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (26)1 引言1．1 课题研究的背景与意义近几十年来，电力电子器件迅速发展，因而也促进了电力电子技术层面上的革新与进步。
电力电子装置不仅应用于传统的工业，还被广范应用于交通运输、电力系统、通讯系统、计算机系统、新能源系统等新兴产业。
在长距离、大容量电能的传输中，直流输电有很大的优势，其受电端的逆变阀和送电端的整流阀都采用晶闸管，而晶闸管需要由直流电源供电。
全控型器件的高频开关电源因为具有小体积、高效、质轻被各种电子装置用来供电，比如通信设备中的程控交换机和大微型计算机。
科技不断革新，生产力不断发展，整流电路越来越被广泛应用在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域[1]。
经常使用的三相整流电路包括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，因为整流电路由晶闸管、电阻、电感、电容等多种电子器件组成，又涉及到直流信号、触发信号和交流信号，所以用常规方法分析整流电路就会显得繁琐，对实验环境的要求也十分苛刻，致使实验、分析过程显得棘手。
三相桥式全控整流电路课程设计报告
三相桥式全控整流电路课程设计报告目录一、课程概述 (2)1. 课程背景与目的 (2)2. 课程设计任务及要求 (4)二、三相桥式全控整流电路基本原理 (4)1. 三相桥式整流电路结构 (6)1.1 电路组成及工作原理 (7)1.2 电路特点分析 (8)2. 三相桥式全控整流电路工作原理 (9)2.1 触发脉冲的控制 (10)2.2 整流过程的分析 (12)三、电路设计 (14)1. 电路主要参数计算 (15)1.1 输入参数设定 (17)1.2 输出参数计算 (18)1.3 散热设计考虑 (19)2. 电路元器件选择与配置 (20)2.1 整流器件的选择依据 (22)2.2 滤波电容的选择方法 (23)2.3 其他元器件的选择及布局设计 (24)四、仿真分析与实验验证 (26)1. 仿真分析 (27)1.1 仿真模型建立 (28)1.2 仿真结果分析 (29)2. 实验验证过程介绍及结果分析 (30)一、课程概述本课程设计旨在帮助学生深入理解和掌握三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点和工作过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。
通过对三相桥式全控整流电路的设计与实现，使学生在理论知识与实际操作相结合的基础上，提高自己的专业素养和实践能力。
课程背景介绍：简要介绍三相桥式全控整流电路的发展历程、应用领域及其在现代电力系统中的重要性。
课程目标设定：明确本课程设计的目标，包括理论知识的学习和实际应用能力的培养。
课程内容安排：详细阐述本课程设计的主要内容，包括三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点、工作原理及参数计算等。
课程实验与测试：通过实验和测试，验证所学理论知识的正确性，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
课程总结与反思：对本课程设计的过程进行总结，分析存在的问题和不足，并提出改进措施，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
1. 课程背景与目的随着现代电力电子技术的飞速发展，整流电路在各个领域的应用越来越广泛。
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将得到的仿真结果与理论计算结果进行比较分析，说明不同控制角和不同负载性质对该整流系统的影响。整理资料，撰写课程设计说明书
课程设计答辩
6．成绩考核办法
5．课程设计进度安排
起止日期
工作内容
12月16日－12月17日
12月18日-12月19日
12月20日
12月23-12月24日
12月25日－12月26日
12月27日
认识整流、逆变、直流斩波极交流调压系统的构成和原理分析
查询工具书及文献资料，学习MALAB的使用方法。
熟悉电力电子实验平台。掌握三相桥式全控整流电路、降压型直流斩波电路以及单相交流调压电路的实验方法，并对实验结果进行分析。
（1）复习有关教材、到图书馆查找有关资料，了解整流、逆变、直流斩波、交交变换等电能变换系统的的工作原理。
（2）熟悉实验平台，按要求搭建实验系统，完成要求的实验，包括：三相桥式全控整流电路、降压型直流斩波电路和单相交流调压电路。
（3）画出三相桥式全控整流电路的原理图，对工作过程进行分析说明，并对参数进行理论计算。
3．进行仿真研究，测其整流输出电压波形、负载电流波形、晶闸管端电压波形、晶闸管电流波形。
4．结合三相桥式全控整流电路的原理图，进行理论计算。
5．将仿真所得结果与理论计算所得结果进行比较分析，验证仿真是否正确。
6．比较不同控制角对整流流电路的影响。
7．比较不同负载性质对整流流电路的影响。
3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕
1、考核方法：平时表现，设计表现30%。
教研室审查意见：
教研室主任签字：
年月日
院（系、部、中心）意见：
主管领导签字：
年月日
（8）比较不同控制角对整流流电路的影响。
（9）比较不同负载性质对整流流电路的影响。
（10）整理资料，按要求撰写课程设计报告。
4．主要参考文献
1、李朝生.电机与电力电子实验极仿真指导书[M].北京:中国电力出版社,2012.
2、李先允.电力电子技术[M].北京:中国电力出版社,2006.
3、飞思科技产品研发中心.MATLAB 7辅助控制系统设计与仿真.北京:电子工业出版社,2005.
3、学习并掌握Matlab的使用方法，学会利用Matlab工具软件进行仿真。
4、培养对仿真结果进行分析和计算的能力，并应用到实践设计中去。
5、提高课程设计报告的撰写能力
2．课程设计题目及要求
设计题目：三相桥式全控整流电路的仿真研究
设计要求：
1．依据分析系统的工作原理。
2．搭建仿真电路，完成各模块参数设置以及仿真参数设置。
南京工程学院
课程设计任务书
课程名称电力电子技术
院（系、部、中心）电力工程学院
专业
班级
姓名
学号
起止日期
指导教师
1．课程设计应达到的目的
1、加强对电力电子技术这门课程的认识，初步了解电力电子装置或电路的工程设计方法，培养运用知识的能力和工程设计的能力。
2、培养文献检索的能力，以及综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
（4）查阅MATLAB仿真的相关资料，学习掌握电力电子电路的MATLAB仿真方法。
（5）基于MATLAB仿真软件，搭建系统上的仿真电路，完成各模块参数设置以及仿真参数设置。
（6）进行仿真研究，测其整流输出电压波形、负载电流波形、晶闸管端电压波形、晶闸管电流波形。
（7）将仿真所得结果与理论计算所得结果进行比较分析，验证仿真是否正确。