基于Matlab_Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真

1、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，并对其带电阻负载吋的工作情况进行了仿真分析为硏究。通过仿 真分析也验证了木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，单相可控報流电路为不对称负载，可影响电源三札i负载 的平衡性和系统的对称性。故在负载容虽较大的场合，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

2、在simulink仿真环境卜，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，完整的三和桥式整流电路山整流变压器、6个桥式连接的品闸管、负载、触发器和 同步坏节组成（见图11）。6个晶闸管以次相隔6（）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）。整流变压器采用三介形/星形联结是为了减少3的整 倍次谐波电

3、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品闸管分别为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条鉴流|叫路，各整流冋路的交流电源电压为两元件所在的相间的 线电压。图1-1三札i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 型建立了三和桥式全控整流电路的仿真模型，仿真结构如图21所示：£>!edit xitvtools阪石3爭因參.”团05

4、*continuouspowerguiuabcvabclabc1threthree-phase transformer (two windings)three-phasevj measurement constanl1lc9unwersal bndgerlc0j bir二 e"catnree-pnase transformer (two windings)!mst1mde 1owz node 10口udi1 1constantrmsotaiihimptpud5-pulse generator5) rlc负载参数设置：r的值为5欧姆，c的值为inf。6) 6脉冲发生器设置：频率为50h

5、乙脉冲宽度取1,选择双脉冲触发方式。7) 触发角设置：给定alph设置为30.四、仿真并观察结果设置的仿真参数如下：仿真时间为0.06s,数值算法采用odel5o仿真参数设置完成示 即可启动仿真，得到的仿真的如图4-14-6图所示。图4-1整流器输入的三相线电压波形图4-2整流器输出的电压波形以及电阻负载时整流器输出的电流波形图4-3整流器输出电压平均值和电流波形（图卜-部）相比鮫，整流后的电压是直流，而且波形与三相输入电压波形相对应。整流电压平均值（见图4-3）与计算值ud=2.34*100cos30v=202.6v相符。因为是电阻负载, 整流后的电压和电流波形相同，但y轴坐标不同。图44到

6、图46所示分别为整流器交流侧 的电流波形。改变控制角可以观察在不同控制角下整流器的工作情况。2.电阻电感负载（r的值为5欧姆、l的值为（）.0lh> a=60）在图2-1屮修改负载rlc参数，r的值为5欧姆，l的值为0.01 h, c的值为inf, 同时将触发角设置为60.为了观察整流器输入电流和输出电压的谐波，在仿真模型小增加了 傅立叶（fourier）分析模块，修改后的仿真模型如图4-7所示。eil*editlooltd2 2昌3 4令a 2 poezj s ea (?) 尺团血®iconti nuouspowerguihr心utbc *1slmoutto workspac

7、evabclabcuniversal bridgethree-phase transformer (two windings)magntudet17 node node 10three-phasev-l measurement constant1h3fm1ntude 1be jthree-phase transformer (twovnndings)1回epconstantafpho.degabbccabloclsynchronized pulse generatorjrmogndudefounerirmsclocksimoutlmultimeter±hudtoworkspacelm

8、 simout2towork$pace2simout3idto workspace3图47三相桥式整流电路电阻电感负载（a=60）在仿真参数屮设置仿真时间为0.16s,重新启动仿真，即可得到阻感负载时整流器 输出电压和电流,如图4-8a、4-8b、4-8c所示:图4-8a a=60吋整流器输出电压> udi口回区2001111100.010.020.030.040.050.06图4-8b 整流器输出平均电压口回匡id图4-8c整流器输出电流分析观察到的结果：由于电感是储能元件，电感屮电流（见图4&）有以上升的过程, 在启动仿真0.0is以后电流进入稳定状态，电流的脉动很少。五、结

9、论本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上，利用matlab面向对彖的设计 思想和电气元件的仿真系统，建立了棊于simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型， 并对具进行了仿真研究。在对三相桥式全控整流电路带电阻负载时的工作情况进行仿真分析 的基础上，验证了当触发角为30度时，负载电流是连续的；当触发角为60度吋吋，负载 电流不连续。这与当触发角0vav60时,负载电流是连续；当触发角大于等于60度时， 负载电流是不连续相符。通过仿真分析也验证了木文所建模型的正确性。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z间接入一个三相电压-电流测量单元v-i是为了观测 方便

10、。整流器的输出电压和电流是通过多路测量器测量负载的电压和电流來实现的，当然也 可以用电压和电流测量单元直接检测整流器输出单位和电流。在整流器工作* 1 2 3 411保证触发脉冲 与主电路同步很重要，仿真使用的6脉冲发化器是在同步电压过零吋作为控制角a=0的位置， 因此在整流变压器采用/y-11联结时，同步变压器也可以采用/y-11联结，同步信号的连 接如图2-1所示。在同步信号关系难以确定时，可以发挥仿真的特点，将三相同步信号以不 同的顺序连接到6脉冲发生器的ab、bc、ca3个同步输入端，然后运行该模型，观察整 流器输出电压波形，如果电压波形在一周期屮6个波头连续规则，则该整流器的同步是正确 的。负载和控制角可以按需要设定。三、设置模型参数三相桥式全控整流电路，电源相电压为220v,整流器输出电压为100v (相电压)，观 察整流器在不同负载，不同触发角时整流器输出电压、电流波形，测量英平均值。1、电阻负载(r的值为5欧姆、a=30)(1)设置模型参数如下：1)电源参数设置：三相电源的电压峰值380v,频率为50h乙 相位分别为0、-120、 -240.2)整流器变压器参数设置：一次绕组联结(wingding 1 connection)选择delta(dll), 线电压为38ov；二次绕组联结(wingding 2 connection)选择y,线电压为173v