题目：三相桥式全控整流电路仿真.doc
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题目：
三相桥式全控整流电路仿真
利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。
输入三相电压源，线电压380V，50Hz，内阻0.001欧姆。
可用“UniversalBridge”模块。
一、带电阻负载的仿真。
负载为电阻1欧姆。
仿真时间0.2s。
改变触发角alpha，观察并记录alpha=3090120度时Ud、Uvt1、Id的波形。
并画出电路的移相特性Ud=f（alpha）。
仿真模型如下所示：
A．alpha=30时
直流侧电压Ud，记录此时电压值为496.8V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.01s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
B．alpha=90时
直流侧电压Ud，记录此时电压值为67.14V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
C．alpha=120时
直流侧电压Ud，记录此时电压值为0.00184V（约为0V）（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.01s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
画出电路的移相特性Ud=f（alpha）。
（记录数据表格如下）
触发角alpha（度）
输出平均电压
0
496.3
10
512.4
20
510
30
496.8
40
480.9
50
470.3
60
419.2
70
229.4
80
133.8
90
73.16
100
0.00451
110
0.00243
120
0.00184
移相特性曲线如下所示：
实验结果分析：
由仿真波形得知，当触发角小于等于90°时，由于是纯电阻性负载，所以Ud波形均为正值，直流电流Id与Ud成正比，并且电阻为1欧姆，所以直流电流波形和直流电压一样。
随着触发角增大，在电压反向后管子即关断，所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角大于60°后Ud波形出现断续。
而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小，最后在120°时几乎趋近于0。
对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的为反向阻断电压。
移相范围为0~120。
二、1、带阻感负载的仿真。
R=1欧姆，L=10mH，仿真时间0.2s。
不接续流二极管。
改变触发角alpha，观察并记录alpha=306090度时Ud,Uvt1,Id的波形。
并画出电路的移相特性Ud=f（alpha）。
仿真模型如下所示：
A．alpha=30度时，
直流侧电压Ud，记录此时电压值为496.1V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（0.01s）
晶闸管T1的电压Uvt1（0.01s）
B．alpha=60时，
直流侧电压Ud，记录此时电压值为417.9V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
C．alpha=90时，
直流侧电压Ud，记录此时电压值为103.5V（最小分度为0.005s）
直流侧电流Id（最小分度为0.01s）
晶闸管T1的电压Uvt1（0.01s）
画出电路的移相特性Ud=f（alpha）（记录表格如下）
触发角alpha（度）
输出平均电压
0
496.9
10
513.2
20
510.3
30
496.1
40
489.9
50
469.7
60
417.9
70
300.6
80
191.8
90
103.5
100
43.46
110
14.07
移相特性曲线如下所示：
实验结果分析：
对于阻感性的负载，当触发角小于60°时，整流输出电压波形与纯阻性负载时基本相同，所不同的是，阻感性负载直流侧电流由于有电感的滤波作用而不会发生急剧的变化，输出波形较为平稳。
而当触发角大于等于60°小于90°时，由于电感的作用，延长了管子的导通时间，使Ud波形出现负值，而不会出现断续，所以直流侧输出电压会减小，但是由于正面积仍然大于负面积，这时直流平均电压仍为正值。
当触发角大于90°时，由于id太小，晶闸管无法再导通，输出几乎为0。
工作在整流状态，晶闸管所承受的电压主要为反向阻断电压。
移相范围为0~90。
2、当触发角为30度时，从第六个周期开始移去A相上管的触发脉冲，观察并记录移去触发脉冲后Ud,Uvt,Id的波形。
并分析故障现象。
直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
晶闸管T1的电压Uvt1（0.02s）
实验结果分析：
当移去A相上管的触发脉冲后，A相上管不能正常的导通，这就使得C相上管所加电压仍为正向电压而无法正常的关断，持续导通一段时间后，B相电压变为正，C相上管立即关断，随后B相触发脉冲到来，B相正常触发导通，再后来C相正常触发导通。
对于T1管来说，由于不能正常的导通，所以，其输出电压在当应该为交替的相电压，而不会出现导通时那样持续一段时间为0。
对于输出直流电流来说，由于有一相不能正常的输出，所以会使其平均值减小，并且出现较大的波动。
三、带阻感负载的仿真R=1欧姆,L=10mH。
仿真时间0.2s。
接续流二极管。
改变触发角alpha,观察并记录alpha=306090度时Ud,Uvt,Id的波形。
并画出电路的移相特性Ud=f（alpha）。
仿真模型如下所示：
A．alpha=30度时；
直流侧电压Ud，记录此时电压值为442.2V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
B．alpha=60度时；
直流侧电压Ud，记录此时电压值为11.3V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.005s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
C．alpha=90度时；
直流侧电压Ud，记录此时电压值为68.22V（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
晶闸管T1的电压Uvt1（最小分度为0.01s）
画出电路的移相特性Ud=f（alpha）（记录数据表格如下）
触发角alpha（度）
输出平均电压
0
509.9
10
502.9
20
479.6
30
442.2
40
391.7
50
329.2
60
256.1
70
182.6
80
119.5
90
68.22
100
0.003169
110
0.002015
120
0.0011116
移相特性曲线如下所示：
实验结果分析：
由于是阻感性负载，所以电感能够使电流输出平稳；在没有续流二极管的情况下，晶闸管的导通时间得到延长，而当加入续流二极管后，电流通过二极管续流，二极管续流功率损耗较小，这时输出电流相对来说就较不加续流二极管时要小，而输出电压相对来说却要大些。
四、带反电动势负载。
将负载改为直流电源E=40V，R=2欧姆。
接平波电抗器Ld=10mH,观察并记录不同alpha时输出电压Ud和Id的波形。
仿真模型如下所示
A．alpha=30度时；
直流侧电压Ud（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
B．alpha=60度时；
直流侧电压Ud（最小分度为0.01s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
C．alpha=84度时；
直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
D．Alpha=86度时；
直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
E．Alpha=86.5度时；
直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
F．Alpha=90度时；
直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）
直流侧电流Id（最小分度为0.02s）
实验结果分析：
由于有反电势的作用，直流侧输出电压相对于之前，会在原来的基础上减去一个反电势输出，所以平均输出电压减小40V，相对的输出直流电流也在原来的基础上减小。
由理论的计算可以知道，当触发角=86.5°时输出直流电压近似为40V，这时晶闸管两端电压没有达到导通要求，所以这时输出电流近似为0。
随着触发角的增大，输出电压越接近40V，输出电流也更接近于0。
五、交流侧电抗的影响。
直流侧为电阻负载，1欧姆。
交流侧串联0.1mH电感，观察记录直流电压、交流电流和整流器出口的交流电压波形，计算直流电压降落值。
仿真模型如下所示：
（30度为例）
直流电压Ud（最小分度为0.01s）
交流电流Id（最小分度为0.02s）
整流器出口的交流电压如下：
由仿真结果记录：
直流侧平均电压Ud=418.3V；
而由实验一得到的交流侧纯阻性负载时，Ud=496.8V
故电压降落为78.5V。
实验结果分析：
把所有交流侧的电感都折算到变压器的副边，用一个集中的电感Lb来代替，当然，它主要表现为整流器变压器每相的漏感，这样，由于Lb阻止电流的变化，使晶闸管或整流管的换相都不可能瞬时完成；因而在换相过程中会出现两条支路同时导通的所谓重叠导通现象，也就必然产生不同于前面分析的特殊问题。
由于重叠的影响，整流输出电压产生了换相压降，换相压降正比于负载电流Id，这相当于整流电源内增加了一项内阻Rc；但应注意，内阻Rc区别于欧姆电阻的是，它并不消耗有功功率。
2010.05.22
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