三相全控橋式整流電路

1、東南大學?電力電子技術根底?2022年11月04日實驗報告實驗名稱：二相全控橋式整流電路的MATLAB仿真自動化1實驗目的 32三相全控橋式整流電路 32.1共陰極接法和共陽極接法 32.2工作過程 33 MATLAB仿真驗證63.1帶電阻電感反電動勢負載的仿真 63.2帶電阻負載的仿真 93.3帶電阻電感負載的仿真 114實驗小結 121實驗目的學習三相全控橋式整流電路，加深對相關概念和參數的理解，掌握其工作原理以及在不同負載、不同延遲角下的工作特性。學習利用MATLAB仿真，通過修改電路以及相關參數來驗證在不同條件下的輸出電壓波形和電路特性。2三相全控橋式整流電路2.1共陰極接法和共陽極接

2、法1如圖2.1所示，三只晶閘管的陰極接在一起與負載相連，輸出電壓Ud相對于變壓器公共點“ 0是正輸出電壓，這種接法稱為共陰極接法。2如圖2.2所示，三只晶閘管的陽極接在一起與負載相連，輸出電壓Ud相對于變壓器公共點“ 0是負輸出電壓，這種接法稱為共陽極接法。圖2.1共陰極正組圖2.2共陽極負組2.2工作過程三相全控橋式整流電路由兩個三相半波可控整流電路串聯(lián)而成，一組為共陰極接線，另一組為共陽極接線，在相同工作條件下取消零線，形成三相全控橋式整流電路，如圖2.3所示。2.2.1 觸發(fā)脈沖由于是共陰極組與共陽極組相串聯(lián)，故需要共陰極正組的一只晶閘管與共陽極負組的一只晶閘管同時導通才能形成電流回路，

3、為了保證在合閘后或在電流斷續(xù)時能形成電流回路， 必須對共陰極組合共陽極組該導通的晶閘管同時施加門極觸發(fā)脈沖。門極脈沖可用寬度大于 60°的寬脈沖，如圖 2.4(a)所示，它使相鄰兩晶閘管同時存在觸發(fā)脈沖，可以保證電流回路的形成；或者用間隔60°的雙窄脈沖觸發(fā)，如圖2.4(b)所示。而單窄脈沖那么無法保證在啟動時電流回路的形成，故不采用。60°寬脈沖(b)間隔60°的雙窄脈沖I I I I iI I 1- 一 IIlIIIIHIIIIIII: 1 : n : n 丨 n : n。I * I»IIIIIilIIIIIIN(c) 單窄脈沖圖2.4觸發(fā)

4、脈沖帶電阻負載時的工作情況1a= 0°時的負載工作情況設在段時間開始3t= 30°時，將門極觸發(fā)脈沖送至晶閘管 6和晶閘管1共陰極 正組這時a相電位最高，共陽極負組這時 b相電位最低，因此 a相電流ia經晶閘管1-> 負載R->晶閘管6->b相形成回路，輸出電壓Ud = uab變壓器二次側線電壓，電流ia = Uab/R，晶閘管1端電壓Uaki = 0，一直到該段時間結束。圖2.5電阻負載？?= ?時工作波形段時間晶閘管導通情況如下:時間段共陰極組VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓UabUacUbc

5、UbaUcaUcb表1三相全控橋式整流電路帶電阻負載？?= ?時晶閘管工作情況圖2.5中 為三相電壓Ua、Ub、Uc的波形；b為門極觸發(fā)脈沖信號波形；c為負載 端電壓和晶閘管1的端電壓波形；d為通過晶閘管1的電流波形；e為a相電流波形。2a =:60°時負載工作情況60°是負載電流連續(xù)與斷續(xù)的分界，從圖2.6也可以看出。(b)(c)圖2.6電阻負載？?= ?時工作波形圖2.6中 為三相電壓Ua、Ub、Uc的波形；b為負載端電壓波形；c為晶閘管1的 端電壓波形。3 MATLAB仿真驗證3.1帶電阻電感反電動勢負載的仿真3.1.1 電路模型圖2.7電阻電感反電動勢負載三相全控橋

6、式整流電路該電路由三相電壓源、參考電流、PI電流調節(jié)器、同步六脈沖觸發(fā)器、整流器和直流電機等效電路組成。其中三相電壓源有效值為208V;參考電流為一個階躍信號初始值為10A,在0.04S突變?yōu)?5A, PI電流調節(jié)器和參考電流組成反應局部，實現(xiàn)閉環(huán)調節(jié)負載電流；同步六脈沖觸發(fā)器產生 6個連續(xù)的間隔為60°的雙窄脈沖，如圖 2.8(b)所示；整流器即實現(xiàn) 整流功能。工作波形分析(1) iA&?波形中，黃色線為 a相電流，紫色線為 b相電流。兩相電流相位相差120 °，在0.04S參考電流變成25A后，經過一段時間調節(jié)反應作用，相電流也相應變大；(2) 負載電壓Ud波形

7、與a= 60°時波形較為相似，由圖2.8(c)可以看出，延遲角在60° 80°之間;(3) 負載電流在電流參考值附近波動，且反應調節(jié)速度很快，系統(tǒng)較為穩(wěn)定。A&iB相電流iA、iB，負載電壓Ud和負載電流Idu Q Q Q Q Q(b)門極觸發(fā)脈沖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)延遲角a圖2.8電阻電感反電動勢負載三相全控橋式整流電路工作波形3.2帶電阻負載的仿真電路模型將負載改為電阻負載，阻值為1QO圖2.9純電阻負載(1) a= 0°寸負載工作情況圖2.10 ?= ?時電阻負載電壓2a= 30°時負載工作情況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圖2

9、.11 ?= ?°電阻負載電壓(2) a= 60°時負載工作情況圖2.12 ?= ?°電阻負載電壓圖2.13 ?= ?°電阻負載電壓4 a =:90°時負載工作情況分析總結1仿真結果與理論結果根本一致，改變延遲角，會得到不同的輸出波形；2a= 60°是電阻負載電流連續(xù)和斷續(xù)的分界，a= 120°，輸出Ud = 0，所以電阻負載時移相范圍為120 °。數量計算1當0° < a < 60°波形連續(xù)時設變壓器二次側繞組相電壓有效值為U2,那么整流電壓的平均值Ud為：Ud =流過晶閘管的電流

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當60° < ?w 120°波形斷續(xù)時輸出電壓平均值:1Ud =/n /3 扌+aV 6Usincotd cot3V6nU21 + COS( 3 +冗3冗a )= 2.34U21 + COS(-+ a )流過晶閘管的電流有效值:* / 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帶電阻電感負載的仿真3.3.1 電路模型將負載改成電阻電感負載，電阻阻值為1 Q,電感較大。圖2.14電阻電感負載Ud波形與電(1) 當aw 60°時，由于Ud波形連續(xù)，且在線電壓的正半波，故電感負載的阻負載波形完全一樣；(2) 當a> 60°時，在電阻負載時輸出電壓斷續(xù)，電流中斷。但在電感負載情況下，電感中感應電動勢存在，當線電壓進入負半波后，電感中的能量維持電流流通，電流仍將連續(xù)；(3) 當= 90°時，整流電壓的正負半波相等，輸出電壓平均值為零，因此電感負載時移相范圍是90°；當a> 90°時輸出電壓仍為零，且輸出電壓波形出現(xiàn)斷續(xù)。f/20D100I0200U.D1 0.01E0.020.0