对三相半波可控整流电路,每个周期需要3个触发脉冲,以便在每个周期相同的时间间隔中,VTH1,VTH2,VTH3轮流导通。
第三章三相半波可控整流电路(电阻性负载)
3.1原理及原理接线图:
为得到零线,变压器二次侧必须接成星形,而一次侧接成三角形,避免3次谐波电流流入电网。
三个晶闸管分别接入a,b,c三相电源,它们的阴极连接在一起,称为共阴极接法,这种接法触发电路有共端连接方便假设将电路中的晶闸管换作二极管并用VD表示,该电路就成为三相半波不可控整流电路。
此时,三个二极管对应的相电压中哪一个的值较大,则该相对应的二级管导通,并使另两相的二极管承受反压关断,输出整流电压即为该相的相的相电压。
如图3-1。
图3-1
3.2建立仿真模型:
根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中,电力电子模块库建立相应的仿真模型如图3-2.
图3-2
3.3仿真参数设置:
算法(solver)ode23tb,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0结束时间0.1s,如图3-3。
图3-3
脉冲参数,振幅5V,周期0.02,占空比5%,时相延迟为α*0.02/360如图3-4
图3-4
电源参数,频率50hz,电压100v,其相限角度分别为30°、150°、270°如图3-5,3-6,3-7.
图3-5图3-6
图3-7
晶闸管参数,Ron=0.001Ώ,Lon=0.0001Ώ,Vf=0V,Rs=50Ώ,Cs=250e-6F如图3-8.
图3-8
RLC参数,R=100Ώ,L=0H,C=inf,如图3-9.
图3-9
3.4不同脉冲参数设置及仿真:
设置触发脉冲α分别为0°。
其产生的相应波形如图3-10在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图3-10
设置触发脉冲α分别为30°。
其产生的相应波形如图3-11在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图3-11
设置触发脉冲α分别为60°。
其产生的相应波形如图3-12在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图3-12
设置触发脉冲α分别为90°。
其产生的相应波形如图3-13在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图3-13
3.5分析小结:
a=0时的工作原理分析:
晶闸管的电压波形,由3段组成:
第1段,VT1导通期间,为一管压降,可近似为uT1=0
第2段,在VT1关断后,VT2导通期间,uT1=ua-ub=uab,为一段线电压。
第3段,在VT3导通期间,uT1=ua-uc=uac,为另一段线电压。
a=30时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界状态,各相仍导电120。
如果a﹥30°,例如a=60°时,整流电压的波形如图所示,当导通一相的相电压过零变负时,该相晶闸管关断。
此时下一相晶闸管虽承受正电压,但它的触发脉冲还未到,不会导通,因此输出电压电流均为零,直到触发脉冲出现为止。
这种情况下,负载电流断续,各晶闸管导通角为90°小于120°。
若a角继续增大,整流电压将越来越小,a=150°时,整流输出电压为零。
固电阻负载时a角的移相范围为150°。
第四章三相半波可控整流电路(阻-感性负载)
4.1原理及原理接线图:
变压器二次侧接成星形得到零线,而一次侧接成三角形,为△/Y接法。
三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源,其阴极连接在一起为共阴极接法,负载接电阻和电感。
如图4-1。
图4-1
4.2建立仿真模型:
根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中,电力电子模块库建立相应的仿真模型如图4-2.
图4-2
4.3仿真参数设置:
算法(solver)ode23tb,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0结束时间0.1s,如图4-3。
图4-3
脉冲参数,振幅5V,周期0.02,占空比5%,时相延迟为α*0.02/360如图4-4
图4-4
电源参数,频率50hz,电压100v,其相限角度分别为30°、150°、270°如图4-5,4-6,4-7
图4-5图4-6
图4-7
晶闸管参数,Ron=0.001Ώ,Lon=0.0001Ώ,Vf=0V,Rs=50Ώ,Cs=250e-6F如图4-8
图4-8
RLC参数,R=10Ώ,L=10e-2H,C=inf,如图4-9
图4-9
电感大小对仿真结果的分析:
当电感L=10e-6时,负载电流波形为同负载电压波形的脉动波;当电感L=10e-2时,负载电流波形如图4-10—4-13所示;当电感L>=10时,负载电流波形为近似直线。
4.4不同脉冲参数设置及仿真:
设置触发脉冲α分别为0°。
其产生的相应波形如图4-10在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图4-10
设置触发脉冲α分别为30°。
其产生的相应波形如图4-11在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图4-11
设置触发脉冲α分别为60°。
其产生的相应波形如图4-12在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图4-12
设置触发脉冲α分别为90°。
其产生的相应波形如图4-13在波形图中第一列波为电压波形,第二列波为脉冲波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形,第五列波为晶闸管正相电压波形,第六列波为晶闸管反向波形。
图4-13
4.5分析小结:
a≤30时,整流电压波形与电阻负载时相同。
因为两种负载情况下,负载电流均连续。
a>30时,当U2过零时,由于电感的存在,阻止电流下降,因而VT1继续导通,直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来,才发生换流,由VT2导通向负载供电,同时向VT1施加反压使其关断。
这种情况下Ud波形中出现负的部分0。
若a继续增大,Ud波形中负的部分将增多,至a=90°。
负载电流波形有一定的脉动,但为简化分析及定量计算,可将负载电流波形近似为一条水平线。
阻感负载时的移相范围为90。
第五章设计体会
这次电力电子技术课程设计,让我们有机会将课堂上所学的理论知识运用到实际中。
并通过对知识的综合利用,进行必要的分析,比较。
从而进一步验证了所学的理论知识。
指导我们在以后的学习,多动脑的同时,要善于自己去发现并解决问题。
这次的课程设计,还让我知道了最重要的是心态,在你拿到题目时会觉得困难,但是只要充满信心,就肯定会完成的。
通过电力电子技术课程设计,我加深了对课本专业知识的理解,平常都是理论知识的学习,在此次课程设计中,真正做到了自己查阅资料、完成一个基本的设计任务。
在此次的设计过程中,我更进一步地熟悉了三相半波整流电路的原理及MATLAB仿真电路的设计。
当然,在这个过程中我也遇到了困难,通过查阅资料,相互讨论,我准确地找出错误所在并及时纠正了,这也是我最大的收获,使自己的实践能力有了进一步的提高,让我对以后的工作学习有了更大的信心。
通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次课程设计,把以前所学过的知识重新温故,巩固了所学的知识。
除了对理论知识更深地理解,同时也培养了以下几点能力。
第一,提高了自己撰写课程设计报告水平,提高了自己的书面表达能力。
第二,提高了运用所学的各门知识解决问题的能力,在本次课程设计中,涉及到很多学科,学会了如何整合自己所学的知识去解决实际问题。
第三,深刻理解了三相半波整流电路的原理及应用。
参考文献
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中国石油大学出版社,2004.6.
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电力电子变换和控制技术[M].北京:
高等教育出版社,2002.1.
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中国电力出版社,2007.
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