三相全桥不控整流电路的设计..

1、武汉理工大学能力拓展训练说明书1三相全桥不控整流电路的设计1三相整流的原理和参数计算1.1 三相不控整流原理三相桥式不控整流电路的原理图如图 1-11-1 所示。该电路中，某一对二极管导通是，输 出直流电压等于交流侧线电压中最大的一个，改线电压既向电容供电，也向负载供电。当 没有二极管导通时，由电容向负载供电，u ud按指数规律下降。设二极管在距线电压过零点.角处开始导通，并以二极管 VDVD6和 vuvu 开始同时导通的时 刻为零点，则线电压为U Uab二 6U6U2sinsin（，（，t t 7 7）在 t=0t=0 时，二极管 VDVD6和 VD_VD_,”始导通，直流侧电压等于 u u

2、ab;下一次同时导通的一对 管子是 VDVD1和 VDVD2，直流侧电压等于 u uac。着两段导通过程之间的交替有两种情况，一种是 VDVD1和 VDVD2同时导通之前和 VDVD6和。1是关断的，交流侧向直流侧的充电电流 i id是断续的； 另一种是 VUVU 直导通，交替时由 VDVD6导通换相至 VDVD2导通，i id是连续的。介于两者之间的 临界情况是，VDVD6和 V VU U同时导通的阶段与 VDVD1和 VDVD2同时导通的阶段在t，二二 处恰 好衔接起来，i id恰好连续，可以确定临界条件wRCwRC = =、3 3当 wRCwRC 、一 3 3 和 wRCwRC 一、3

3、3 分别是电流 i id断续和连续的条件。由分析可知，当空载时，输出电压平均值最大，为 U Udh.fh.f6U6U2= =2.45U2.45U2。随着负载加 重，输出电压平均值减小，至WRC-、3 进入 i id连续情况后，输出电压波形成为线电压的包 络线，其平均值为 U Ud=2.34U=2.34U2。可见，U Ud在 2.34U2.34U22.45U2.45U2之间变化。1.2 参数设计及计算由设计要求输出电压为 400V,400V,空载是输出电压平均值最大，为 U Udi6Ui6U2=2.45U=2.45U2。随着系统负载加重，输出电压平均值减小，至WRC-、3 进入 i id连续情况

4、后，输出电压波形 成为线电压的包络线，其平均值为5 5 =2.346=2.346。取 U Ud= =2.4U2.4U2, ,由 U Ud=400V=400V 可知，U U2=167=167，则线电压为 U Ua=290V=290V。武汉理工大学能力拓展训练说明书2图1-1三相整流原理图如图所示，输入三相电压源，线电压 290V,290V, 50Hz50Hz。整流桥采用二极管，是不可控元件，内阻 0.0010.001 欧姆。直流滤波电容 33003300 卩 F F,负载为电阻。图中的电容起到整流滤波的作用。如图 R R 是负载电阻，当 R R 趋向于无穷大时，可以看作为负载为空载。分别设电阻R

5、 R 为1010、1 1 和 0.10.1 欧姆以及空载。2建模与仿真2.1 输出电压的仿真如图 2-12-1 所示，建立仿真模型。:覽 rgj 1图2-1仿真模型武汉理工大学能力拓展训练说明书32.1.1 电路空载仿真仿真模型为如图为 2-22-2 所示武汉理工大学能力拓展训练说明书4Sxci图2-2空载仿真模型由图 2-22-2 所知，电压平均值为 410.1V410.1V。直流电压波形如图 2-32-3 所示。图2-3空载电压输出波形在空载时，电容不向外界放电，唯一的放电渠道是在整流输出电压从峰值往回降的阶 段，所以得到的电压为一条直线。武汉理工大学能力拓展训练说明书52.1.2 负载电

6、阻为 10 欧姆的仿真负载为 1010 欧姆的仿真模型为如图为 2-42-4 所示XAT AE CParalllelRLCBrincnDisplay-B|- I站旺任Volttge Lleiiun! rent Mesn value图2-4R=10的仿真模型由图中可知电压平均值为 399.4V399.4V负载R =10直流电压波形如图 2-52-5 所示。:krtnucuspo werguia- st- B- A孟纭武汉理工大学能力拓展训练说明书6图2-5负载101电压输出波形武汉理工大学能力拓展训练说明书图2-7负载R=11直流电压波形7如果接上负载， 电压会降低。 由于有电压调整， 以及电容

7、的充放电， 电感的储能， 会 发生振荡，所以这个阶段得到的电压波形不是一条直线，是一条波动的电压曲线。2.1.3 负载电阻为 1 欧姆的仿真负载为 1 1 欧姆的仿真模型为如图为 2-62-6 所示。图2-6R=1的仿真模型由图 2-62-6 可得电压平均值为 390.1V390.1V。负载R=1直流电压波形如图 2-72-7 所示。pa:、erjj武汉理工大学能力拓展训练说明书1图2-9负载R =0.11直流电压波形8由图 2-72-7 比较可知，负载电阻越小，获得的电压平均值越小。2.1.4 负载电阻为 0.1 欧姆的仿真负载为 0.10.1 欧姆的仿真模型为如图为 2-82-8 所示武汉

8、理工大学能力拓展训练说明书1图2-9负载R =0.11直流电压波形9输出电压输出电压、电流波形电流波形40035030025015010050-Q图2-8R=0.1的仿真模型由图 2-62-6 可得电压平均值为 376.6V376.6V。负载R=0.1直流电压波形如图 2-92-9 所示powerjjA00.010 020 030.040 050 060.070 080.090仿真时间仿真时间s)武汉理工大学能力拓展训练说明书10分析仿真图形和数据可以得出直流电压和负载电阻的关系：空载时，输出的直流电压波形近似为直线，负载越大电压的纹波越严重；随着电阻的增大，电压平均值越来越小。2.2 电流波

9、形的仿真分别仿真负载电阻为 1010、1 1 时的情况。记录直流电流和 a a 相交流电流，并分析规律。仿真模型如图2-102-10 所示2.2.1 负载电阻为 10 欧姆电流仿真a a 相交流电流波形，如图 2-112-11 所示：图 2-112-11 a a 相交流电流武汉理工大学能力拓展训练说明书直流电流波形如图 2-142-14 所示,11直流电流波形如图 2-122-12 所示,图2-12直流电流波形2.2.2 负载电阻为 1 欧姆电流仿真a a 相交流电流波形，如图 2-132-13 所示：图2-13 1欧姆a相交流电流波形武汉理工大学能力拓展训练说明书如图2-14 1欧姆直流电流

10、波形随着负载的加大（1010、1 1），直流侧的电流逐渐增大，且直流侧电流起伏逐渐增大，波纹增加。同时，a a 相的电流也逐渐增大，并更接近正弦。当负载为1010 时，直流侧电流为断续；负载为 1.671.67 时，直流侧电流为临界状态；负载为 0.50.5 时，直流侧电流为连续。2.3 平波电抗器的作用直流侧加 1mH1mH 电感。分别仿真轻载 1010 欧姆和重载 0.50.5 欧姆时的情况，记录直流和交 流电流波形，并计算交流电流的 THDTHD 仿真同样负载条件下，未加平波电抗器的情况，并 加以比较分析。2.3.1 负载 10 欧姆加 1mH 电感图 2-152-15 为仿真模型图武汉

11、理工大学能力拓展训练说明书a a 相交流电流波形图为图 2-182-18 所示，13a a 相交流电流波形图为图 2-162-16 所示,图2-16负载10加1mH电感a相交流电流波直流电流波形如图 2-172-17 所示，图2-17负载10加1mH电感直流电流波形2.3.2 负载 0.1 欧姆加 1mH 电感武汉理工大学能力拓展训练说明书14直流电流波形如图 2-192-19 所示, ,图2-19负载0.1加1mH电感直流电流波形分析波形和 THDTHD 值，可知同样负载条件下：有平波电抗器时，直流电流明显平稳很多； 有平波电抗器时，a a 相交流电流也平稳很多；有平波电抗器时的 THDTH

12、D 较小，即有平波电抗 器可以减小整流器交流侧电流的总谐波畸变率。取输入线电压为 290V,290V,输出的直流电压接近 400V,400V,此时负载电阻为 1010 欧姆，电容为33003300 卩 F F,电感为 1mH1mH图2-18负载0.1加1mH电感a相交流电流波400035003000250015001000500世流波形世流波形10.1S0.2仿真时间3)0.250 3武汉理工大学能力拓展训练说明书153小结与体会通过这次的能力拓展训练，对 matlabmatlab 的使用更加熟悉。这学期的几门课程设计的仿 真都使用到了这款软件。我能力拓展做的题目是三相全桥不控整流电路的设计。

13、整流电路 我们已经接触很多了，所以对整流电路也很熟悉。我们一般使用的是桥式整流电路。在看到自己做的题目之后，给人的感觉就就是一个很基础的电路图。但开始的时候有 些纠结，因为题目里要求的是不控整流电路。可能是对概念的生疏，我把不控整流的概念 也忘记了。于是找到原来学的课本，一看其实就是用不可控元件二极管组成的桥式整流电 路。电路原理图及其原理也就得以解决。接下来就是有关于仿真的问题了。虽说经常用 matlabmatlab，但每次都会遇到新的问题。就那这次能力拓展训练来说，老师要 求横纵坐标要表明其代表的含义。我曾记得原来好像做过，但现在早忘记了。于是又早了 了原来的资料，加上同学的帮组，这一问题才得以解决。至于，用matlabmatlab 的建模和使用simulisimuli nknk 的仿真这一块，我想主要的就是多这款软件使用还是不够熟悉，在寻找一些部件的时候，感觉花费了很多的时间。但等到模型建立完后，剩下的工作就相当较简单，就是 一些调试的问题了。这次的能力拓展训练，加固了自己所学的知识。有些很基本的东西，有的忘记了，在 这次训练中得以加强。还有就是关于软件的使用。不说自己会使用了，但比以前知道的更 多了。总之，虽然时间有点紧，但