三相橋式全控整流電路

1、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，品閘管是這樣編號的：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、KP3KP5組成共KP1KP3KP5陰極組，

2、而晶閘管KP2KP4KP6J,廿j組成共陽極組。.:J為了搞清楚a變化時(shí)各品閘管的導(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KP4 KP6 KP2圖1三相橋式全控整流電路30Ug)> I II 1135 11HR目門口061246，24r rt Bi修g門圖2三相橋式整流電路的觸發(fā)脈沖等分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

3、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udK-k=經(jīng)過600后進(jìn)入第（2）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相換至|Jc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Ud=Ja-Uc=Jae再經(jīng)過60°,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相品閘管KP2

4、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W=j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)品閘管一個(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，對于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證品閘管KPl、KP3和KP5依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差應(yīng)為120。對于共陽極組觸發(fā)脈沖的要求是保證品閘管KP2KP4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°

5、。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，由上一號晶閘管換流到下一號晶閘管觸發(fā)，觸發(fā)脈沖的順序是：1一2一3一4一5一6一1,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，必須對兩組中應(yīng)導(dǎo)通的一對晶閘管同時(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600（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)某一號晶閘管時(shí)

6、，同時(shí)給前一號晶閘管補(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.叫人,，ug,噎，口曲均為線電壓的一部分，是上述線電壓的包絡(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6X50=300Hz,比三相半波時(shí)大一倍。7 .品閘管所承受的電壓。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

7、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,承受反向線電壓毗上b-5°KP2承受反向線電壓小=2二。KP5承受反向線電壓口8上*小。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，同樣可分析出品閘管承受的最大正向電壓也是線電壓的峰值。（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)MATLAB22 .仿真參數(shù)三相電源分別設(shè)置為Va：220V,相位角為0度，Vb:220

8、V,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。UniversalBridge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1A觸發(fā)角分別為0°,30。,60。,90。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：Comtin jewsqe rleasL. rem Ertlal?ha_doi忖I雙 r&FIlSF S3”心乒堊eeeZ* a-：Syn 才EfstI&-F'u se GEraratcr:ge MeaEJ-rerriErtG*含了專口圖3.三相橋式全

9、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:圖4.三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=0。時(shí)的波形圖5.三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載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：對于純電阻性負(fù)載，當(dāng)觸發(fā)角小于等于90°時(shí)，山波形均為正值,直流電流L與山同相，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，對應(yīng)著輸出平均電壓逐漸減小，并且當(dāng)觸發(fā)角大于600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

10、，當(dāng)觸發(fā)角繼續(xù)增大到120°,整流輸出電壓山波形將全為零，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：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：對于阻感性的負(fù)載，當(dāng)觸發(fā)角小于60°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

11、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，使山波形出現(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，山中正負(fù)面積將基本相等，山平均值近似為零。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°-900o4 .結(jié)論通過對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