三相橋式全控整流電路09458

1、R圖1三相橋式全控整流電路U2Ud11 (1) | (2)hh(3) : (4)（5）冋! 3h5L1II1j4：B ： 1一:!3： n-1； 3 n Li：41r2；4h rt廠L5ug0ugu0圖2三相橋式整流電路的觸發(fā)脈沖0g0Uga b c a b實(shí)驗(yàn)六：三相橋式全控整流電路（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握實(shí)驗(yàn)電路的工作原理和關(guān)鍵波形;2. 分析不同參數(shù)設(shè)置對(duì)仿真結(jié)果的影響（二）實(shí)驗(yàn)原理在三相橋式全控整流電路中，對(duì)共陰極組和共陽極組是同時(shí)進(jìn)行控制的，控制角都是a。由于三相橋式整流電路是兩組三相半波電路的串聯(lián)， 因此整流電壓 為三相半波時(shí)的兩倍。很顯然在輸出電壓相同的情況下，三相橋式晶閘管要求

2、的 最大反向電壓，可比三相半波線路中的晶閘管低一半。為了分析方便，使三相全控橋的六個(gè)晶閘管觸發(fā)的順序是 1-2-3-4-5-6 ，晶 閘管是這樣編號(hào)的：晶閘管KP1和KP4接a相，晶閘管KP3和KP6接b相，晶管 KP5和 KP2接 c 相。晶閘管KP1、KP3 KP5組成共陰 極組，而晶閘管KP2 KP4 KP6組成 共陽極組。為了搞清楚a變化時(shí)各晶閘管 的導(dǎo)通規(guī)律，分析輸出波形的變化規(guī)則，下面研究幾個(gè)特殊控制角，先分 析a =0的情況，也就是在自然換相點(diǎn) 觸發(fā)換相時(shí)的情況。圖1是電路接線 圖。為了分析方便起見，把一個(gè)周期 等分6段（見圖2）。在第（1）段期間，a相電壓最高, 而共陰極組的晶

3、閘管KP1被觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低，所以供陽極組的晶閘管KP6 被觸發(fā)導(dǎo)通。這時(shí)電流由a相經(jīng)KP1流向負(fù)載，再經(jīng)KP6流入b相。變壓器a、 b兩相工作，共陰極組的a相電流為正，共陽極組的b相電流為負(fù)。加在負(fù)載上 的整流電壓為?=?- ?=?經(jīng)過60°后進(jìn)入第 段時(shí)期。這時(shí)a相電位仍然最高，晶閘管KPl繼續(xù)導(dǎo) 通，但是c相電位卻變成最低，當(dāng)經(jīng)過自然換相點(diǎn)時(shí)觸發(fā) c相晶閘管KP2電流 即從b相換到c相，KP6承受反向電壓而關(guān)斷。這時(shí)電流由 a相流出經(jīng)KPl、負(fù) 載、KP2流回電源c相。變壓器a、c兩相工作。這時(shí)a相電流為正，c相電流為 負(fù)。在負(fù)載上的電壓為?=?- ?=?再經(jīng)過60

4、76;,進(jìn)入第(3)段時(shí)期。這時(shí)b相電位最高，共陰極組在經(jīng)過自然 換相點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管 KP3電流即從a相換到b相，c相晶閘管KP2因電 位仍然最低而繼續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)變壓器 bc兩相工作，在負(fù)載上的電壓為?=?- ?=?余相依此類推由上述三相橋式全控整流電路的工作過程可以看出：1. 三相橋式全控整流電路在任何時(shí)刻都必須有兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通， 而且這兩個(gè) 晶閘管一個(gè)是共陰極組， 另一個(gè)是共陽極組的， 只有它們能同時(shí)導(dǎo)通， 才能形成 導(dǎo)電回路。2. 三相橋式全控整流電路就是兩組三相半波整流電路的串聯(lián)，所以與三相半波整流電路一樣，對(duì)于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管KPl、KP3和 KP5依次導(dǎo)通，

5、因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差應(yīng)為120°。對(duì)于共陽極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管 KP2 KP4和KP6依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的 相位差也是 120°。3. 由于共陰極的晶閘管是在正半周觸發(fā)， 共陽極組是在負(fù)半周觸發(fā)， 因此接在同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)該相差180°。4. 三相橋式全控整流電路每隔 60°有一個(gè)晶閘管要換流， 由上一號(hào)晶閘管 換流到下一號(hào)晶閘管觸發(fā)，觸發(fā)脈沖的順序是： 1f 2f 4 5 6 1，依次下 去。相鄰兩脈沖的相位差是 60°。5. 由于電流斷續(xù)后， 能夠使晶閘管再次導(dǎo)通， 必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的

6、一對(duì)晶 閘管同時(shí)有觸發(fā)脈沖。 為了達(dá)到這個(gè)目的， 可以采取兩種辦法； 一種是使每個(gè)脈 沖的寬度大于60° （必須小于120°）, 一般取80°100°,稱為寬脈沖觸發(fā)。 另一種是在觸發(fā)某一號(hào)晶閘管時(shí)， 同時(shí)給前一號(hào)晶閘管補(bǔ)發(fā)一個(gè)脈沖， 使共陰極 組和共陽極組的兩個(gè)應(yīng)導(dǎo)通的晶閘管上都有觸發(fā)脈沖, 相當(dāng)于兩個(gè)窄脈沖等效地 代替大于 60°的寬脈沖。這種方法稱雙脈沖觸發(fā)。6. 整流輸出的電壓, 也就是負(fù)載上的電壓。 整流輸出的電壓應(yīng)該是兩相電壓 相減后的波形, 實(shí)際上都屬于線電壓, 波頭 ? , ?, ?, ?, ?, ?均為線電壓的一部分,是上述線

7、電壓的包絡(luò)線。相電壓的交點(diǎn)與線電壓的 交點(diǎn)在同一角度位置上, 故線電壓的交點(diǎn)同樣是自然換相點(diǎn), 同時(shí)亦可看出, 三 相橋式全控的整流電壓在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)六次，脈動(dòng)頻率為6 X 50=300Hz，比三相半波時(shí)大一倍。7晶閘管所承受的電壓。三相橋式整流電路在任何瞬間僅有二臂的元件導(dǎo)通，其余四臂的元件均承受變化著的反向電壓。 例如在第（1）段時(shí)期，KP1和KP6 導(dǎo)通，此時(shí)KP3和KP4，承受反向線電壓？?=?-?。KP2承受反向線電壓 ?=?_ ?。KP5承受反向線電壓？?=?-?。晶閘管所受的反向最大 電壓即為線電壓的峰值。當(dāng)a從零增大的過程中，同樣可分析出晶閘管承受的最 大正向電壓也是線電壓的

8、峰值。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 在 MATLAB/Simulink 中構(gòu)建三相橋式全控整流電路；2. 測量不同觸發(fā)角下輸入、 輸出電壓波形， 輸出電流波形， 分析電阻負(fù)載和阻感 負(fù)載波形的區(qū)別。（四）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果分析1仿真系統(tǒng)MATLA平臺(tái)2.仿真參數(shù)三相電源分別設(shè)置為 Va： 220V,相位角為0度，Vb: 220V,相位角為-120度，Vc:220V,相位角為+120度，頻率都設(shè)為50Hz。脈沖發(fā)生器頻率設(shè)為50,寬度為 10。Universal Bridge 中橋臂設(shè)為3。純電阻負(fù)載時(shí)電阻為10歐，阻感負(fù)載時(shí) 電阻為10歐電感為1耳 觸發(fā)角分別為0°, 300，60°，9

9、0°。3.仿真波形與分析三相橋式全控型整流電路仿真模型如下：CcintindauaVolti：ae Measuremci比M*aircmcrt2DlMkSyn±r&zMiS-Pu se Sere<atorremcrtS訥金粧世料I機(jī)馮MrMr -rrfalha degEbn圖3.三相橋式全控型整流電路仿真模型(1)純電阻性負(fù)載時(shí)不同觸發(fā)角下的仿真波形如下： ' «| *1ptJ民BS三命*£= U圖4.三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a =0°時(shí)的波形El EL1 占沙劇型Q鼻廷國8*4負(fù)他4圖5.三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載

10、a=30°時(shí)的波形圖6.三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=60°時(shí)的波形如葉毘耳那月左共13 口 R I)圖7.三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=90°時(shí)的波形波形分析：對(duì)于純電阻性負(fù)載，當(dāng)觸發(fā)角小于等于90°時(shí)，U?波形均為正值，直流電流I ?與U?同相，所以直流電流波形和直流電壓波形一樣。隨著觸發(fā) 角增大，在電壓反向后管子即關(guān)斷，所以晶閘管的正向?qū)〞r(shí)間減少，對(duì)應(yīng)著輸 出平均電壓逐漸減小，并且當(dāng)觸發(fā)角大于 60°后Ud波形出現(xiàn)斷續(xù)。而隨著觸發(fā) 角的持續(xù)增大，輸出電壓逐漸減小，當(dāng)觸發(fā)角繼續(xù)增大到120 °，整流輸出電壓U?波形將全為零，

11、其平均值也為零，可見帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路觸發(fā)角的移相范圍是0° -120(2)阻感負(fù)載時(shí)不同觸發(fā)角下的仿真波形如下:SW1I 匕 T 驛 Ha 陵於»9 * <1圖8.三相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載a=0°時(shí)的波形Q女QP*!_ 審関占已陵占矗e a «圖9.三相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載a=30°時(shí)的波形昂q 口廠 auq e a圖10.三相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載a =60°時(shí)的波形圖11.三相橋式全控整流電路電阻電感性負(fù)載a=90°時(shí)的波形波形分析：對(duì)于阻感性的負(fù)載，當(dāng)觸發(fā)角小于60&#

12、176;時(shí)，整流輸出電壓波形與純阻性負(fù)載時(shí)基本相同，所不同的是，阻感性負(fù)載直流側(cè)電流由于有電感的濾 波作用而不會(huì)發(fā)生急劇的變化，輸出波形較為平穩(wěn)。而當(dāng)觸發(fā)角大于等于60°小于90°時(shí)，由于電感的作用，延長了管子的導(dǎo)通時(shí)間，使U ?波形出現(xiàn)負(fù)值， 而不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)，所以直流側(cè)輸出電壓會(huì)減小，但是由于正面積仍然大于負(fù)面積， 這時(shí)直流平均電壓仍為正值。觸發(fā)角為 90°時(shí)，若電感足夠大，U ?中正負(fù)面積 將基本相等，U ?平均值近似為零。這表明，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流 電路的移相范圍為 0°- 90 °。4結(jié)論通過對(duì)電力電子的仿真和分析， 可知三相橋式全控整流電路的輸出電壓受控制角 a和負(fù)載特性的影響，在應(yīng)用Matlab的可視化仿真工具Simulink對(duì)三相橋式全 控整流電路的仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析， 并采用常規(guī)電路分析方法所得到