三相全控桥式整流电路

1、东南大学?电力电子技术根底?2022年11月04日实验报告实验名称：二相全控桥式整流电路的MATLAB仿真自动化1实验目的 32三相全控桥式整流电路 32.1共阴极接法和共阳极接法 32.2工作过程 33 MATLAB仿真验证63.1带电阻电感反电动势负载的仿真 63.2带电阻负载的仿真 93.3带电阻电感负载的仿真 114实验小结 121实验目的学习三相全控桥式整流电路，加深对相关概念和参数的理解，掌握其工作原理以及在不同负载、不同延迟角下的工作特性。学习利用MATLAB仿真，通过修改电路以及相关参数来验证在不同条件下的输出电压波形和电路特性。2三相全控桥式整流电路2.1共阴极接法和共阳极接

2、法1如图2.1所示，三只晶闸管的阴极接在一起与负载相连，输出电压Ud相对于变压器公共点“ 0是正输出电压，这种接法称为共阴极接法。2如图2.2所示，三只晶闸管的阳极接在一起与负载相连，输出电压Ud相对于变压器公共点“ 0是负输出电压，这种接法称为共阳极接法。图2.1共阴极正组图2.2共阳极负组2.2工作过程三相全控桥式整流电路由两个三相半波可控整流电路串联而成，一组为共阴极接线，另一组为共阳极接线，在相同工作条件下取消零线，形成三相全控桥式整流电路，如图2.3所示。2.2.1 触发脉冲由于是共阴极组与共阳极组相串联，故需要共阴极正组的一只晶闸管与共阳极负组的一只晶闸管同时导通才能形成电流回路，

3、为了保证在合闸后或在电流断续时能形成电流回路， 必须对共阴极组合共阳极组该导通的晶闸管同时施加门极触发脉冲。门极脉冲可用宽度大于 60°的宽脉冲，如图 2.4(a)所示，它使相邻两晶闸管同时存在触发脉冲，可以保证电流回路的形成；或者用间隔60°的双窄脉冲触发，如图2.4(b)所示。而单窄脉冲那么无法保证在启动时电流回路的形成，故不采用。60°宽脉冲(b)间隔60°的双窄脉冲I I I I iI I 1- 一 IIlIIIIHIIIIIII: 1 : n : n 丨 n : n。I * I»IIIIIilIIIIIIN(c) 单窄脉冲图2.4触发

4、脉冲带电阻负载时的工作情况1a= 0°时的负载工作情况设在段时间开始3t= 30°时，将门极触发脉冲送至晶闸管 6和晶闸管1共阴极 正组这时a相电位最高，共阳极负组这时 b相电位最低，因此 a相电流ia经晶闸管1-> 负载R->晶闸管6->b相形成回路，输出电压Ud = uab变压器二次侧线电压，电流ia = Uab/R，晶闸管1端电压Uaki = 0，一直到该段时间结束。图2.5电阻负载？?= ?时工作波形段时间晶闸管导通情况如下:时间段共阴极组VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压UabUacUbc

5、UbaUcaUcb表1三相全控桥式整流电路带电阻负载？?= ?时晶闸管工作情况图2.5中 为三相电压Ua、Ub、Uc的波形；b为门极触发脉冲信号波形；c为负载 端电压和晶闸管1的端电压波形；d为通过晶闸管1的电流波形；e为a相电流波形。2a =:60°时负载工作情况60°是负载电流连续与断续的分界，从图2.6也可以看出。(b)(c)图2.6电阻负载？?= ?时工作波形图2.6中 为三相电压Ua、Ub、Uc的波形；b为负载端电压波形；c为晶闸管1的 端电压波形。3 MATLAB仿真验证3.1带电阻电感反电动势负载的仿真3.1.1 电路模型图2.7电阻电感反电动势负载三相全控桥

6、式整流电路该电路由三相电压源、参考电流、PI电流调节器、同步六脉冲触发器、整流器和直流电机等效电路组成。其中三相电压源有效值为208V;参考电流为一个阶跃信号初始值为10A,在0.04S突变为25A, PI电流调节器和参考电流组成反应局部，实现闭环调节负载电流；同步六脉冲触发器产生 6个连续的间隔为60°的双窄脉冲，如图 2.8(b)所示；整流器即实现 整流功能。工作波形分析(1) iA&?波形中，黄色线为 a相电流，紫色线为 b相电流。两相电流相位相差120 °，在0.04S参考电流变成25A后，经过一段时间调节反应作用，相电流也相应变大；(2) 负载电压Ud波形

7、与a= 60°时波形较为相似，由图2.8(c)可以看出，延迟角在60° 80°之间;(3) 负载电流在电流参考值附近波动，且反应调节速度很快，系统较为稳定。A&iB相电流iA、iB，负载电压Ud和负载电流Idu Q Q Q Q Q(b)门极触发脉冲4114：.>丁“ ,： ： p ：-BiI1IIIaIi>J->qaIBI1EI-IBI400L1P111-;=:;:-I!V V VyX/VV;:VA«Ifa -il i1 i* d i b,r H ' 1 K 1 1 *1 1I-'':'r'

8、;':-:|1 1 10O.OC5 0.010.0150.02 o.c3C02001C0020 11|J1110a 010 020 040 0& o.oe OIO7 DOS 0.0901(C)延迟角a图2.8电阻电感反电动势负载三相全控桥式整流电路工作波形3.2带电阻负载的仿真电路模型将负载改为电阻负载，阻值为1QO图2.9纯电阻负载(1) a= 0°寸负载工作情况图2.10 ?= ?时电阻负载电压2a= 30°时负载工作情况X r * V1 /h川/；! V1 yu¥0_1人1.d八i八八 / f * /| z 【myk A丿 心B,L.Lr图2

9、.11 ?= ?°电阻负载电压(2) a= 60°时负载工作情况图2.12 ?= ?°电阻负载电压图2.13 ?= ?°电阻负载电压4 a =:90°时负载工作情况分析总结1仿真结果与理论结果根本一致，改变延迟角，会得到不同的输出波形；2a= 60°是电阻负载电流连续和断续的分界，a= 120°，输出Ud = 0，所以电阻负载时移相范围为120 °。数量计算1当0° < a < 60°波形连续时设变压器二次侧绕组相电压有效值为U2,那么整流电压的平均值Ud为：Ud =流过晶闸管的电流

10、有效值:器COS2 a2冗2n+n /3 n+a/ Usincotd cot3v6U2COS a =2.34U2 COS a2n_2 寸“ V6U22Ivt =/( sin o d ot2 n n+a R3 + a34n2nSin(2 +2 a)- Si n(2n + 2 a )2当60° < ?w 120°波形断续时输出电压平均值:1Ud =/n /3 扌+aV 6Usincotd cot3V6nU21 + COS( 3 +冗3冗a )= 2.34U21 + COS(-+ a )流过晶闸管的电流有效值:* / V6U22Ivt = V 丿( sin o t)r d

11、ot2 n n+a RU2么=石 V2-3 a 32 n-+ 2nsi n(§+ 2a)3.3带电阻电感负载的仿真3.3.1 电路模型将负载改成电阻电感负载，电阻阻值为1 Q,电感较大。图2.14电阻电感负载Ud波形与电(1) 当aw 60°时，由于Ud波形连续，且在线电压的正半波，故电感负载的阻负载波形完全一样；(2) 当a> 60°时，在电阻负载时输出电压断续，电流中断。但在电感负载情况下，电感中感应电动势存在，当线电压进入负半波后，电感中的能量维持电流流通，电流仍将连续；(3) 当= 90°时，整流电压的正负半波相等，输出电压平均值为零，因此电感负载时移相范围是90°；当a> 90°时输出电压仍为零，且输出电压波形出现断续。f/20D100I0200U.D1 0.01E0.020.0