基于multisim 三项整流

基于基于 MatlabMatlab 的三相桥式全控整流电路的仿真研究的三相桥式全控整流电路的仿真研究 2010-06-11 07:53:33 作者：黄江波 来源:现代电子技术 关键字：关键字：Matlab 整流电路 动态仿真 建模 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 Simtlink 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。 1 1 电路的构成及工作特点电路的构成及工作特点 三相桥式全控整流电路原理图如图 1 所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控 整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法 (VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为 保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触 发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于 3 的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使 脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔 3 换相一次，换相过程在 共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每 个周期内 6 个管子的组合导通顺序是 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组 T1，T3，T5 的 脉冲依次相差 23；同一相的上下两个桥臂，即 VT1 和 VT4，VT3 和 VT6，VT5 和 VT2 的 脉冲相差 ，给分析带来了方便；当 =O 时，输出电压 Ud 一周期内的波形是 6 个线电压 的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的 6 倍，比三相半波电路高 l 倍，脉动 减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为 6 脉动整流电路。同理，三相半波 整流电路称为 3 脉动整流电路。0 时，Ud 的波形出现缺口，随着 角的增大，缺口增 大，输出电压平均值降低。当 =23 时，输出电压为零，所以电阻性负载时， 的移 相范围是 O23；当 O3 时，电流连续，每个晶闸管导通 23；当 323 时，电流断续，个晶闸管导通小于 23。23=3 是电阻性负载 电流连续和断续的分界点。 2 2 建模及仿真建模及仿真 2 21 1 建模建模 根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用 Simulink 内的模块建立仿真模型如图 2 所 示，设置三个交流电压源 Va，Vb，Vc 相位角依次相差 120，得到整流桥的三相电源。用 6 个 Thyristor 构成整流桥，实现交流电压到直流电压的转换。6 个 pulse generator 产生 整流桥的触发脉冲，且从上到下分别给 16 号晶闸管触发脉冲。 2 22 2 参数设置及仿真参数设置及仿真 三相电源的相位互差 120，交流峰值电压为 l00 V，频率为 60 Hz。晶闸管的参数为： Rn=O001 ，Lon=0000 1 H，Vf=0 V，Rs=50 ，Cs=25010-9。负载电阻性设 R=45 ，电感性负载设 L=1 H。脉冲发生器脉冲宽度设置为脉宽的 50 ，脉冲高度为 5 V，脉 冲周期为 0016 7 s，脉冲移相角随着控制角的变化对“相位角延迟”进行设置。 (1)根据三相桥式全控整流电路的原理图，对不同的触发角 会影响输出电压进行仿 真，负载为阻感特性。 从以上仿真波形图可知改变不同的控制角，输出电压在发生不同的变化。 (2)由于高压强电流的情况，整流电路晶闸管很容易出现故障。假设以下情况对故障现 象进行仿真分析，当 =30，负载为阻感性时，仿真分析故障产生的波形情况。只有一 个晶闸管故障波形如图 6 所示。同一相的两个晶闸管故障波形如图 7 所示。 不同桥且不同相的两个晶闸管发生故障时的仿真波形如图 8 所示。 从以上故障仿真波形图来看，不同的晶闸管出现故障时，产生的波形图是不一样的， 所以，通过动态仿真能有效知道整流电路出现故意时候的工作情况，同时也加深对三相全 控整流电路的理解和运用。 3 3 结语结语 通过仿真和分析，可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角 和负载特性的影 响，文中应用 Matlab 的可视化仿真工具 simulink 对三相桥式全控整流电路的仿真结果进 行了详细分析，并与相关文献中采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较， 进一步验证了仿真结果的正确性。采用 MatlabSimulink 对三相桥式全控整流电路进行仿 真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流 电路的新方法。应用 MatlabSimulink 进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数， 并且能直观地观察到仿真结果随参数