三相桥式全控整流仿真研究概要.docx

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三相桥式全控整流仿真研究概要

电力电子技术实践报告

三相桥式全控整流仿真研究

1. 绪论 

整流电路技术在工业生产上应用极广。

如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。

整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。

大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。

整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。

20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。

滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。

变压器设置与否视具体情况而定。

变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。

整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。

把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。

整流器的输入端一般接在交流电网上。

为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。

由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。

以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。

为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。

2.主电路原理分析

晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。

编号如图示，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

三相桥式全控整流电路图是应用最为广泛的整流电路，其电路图如下：

图2-1主电路原理图

三相桥式全控整流电路的特点：

一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。

一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。

①2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。

②对触发脉冲的要求：

1）按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。

2）共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。

3）同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。

③Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。

④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：

一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用） 

⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。

三相桥式全控整流电路定量分析 ：

（1）当整流输出电压连续时（即带电阻负载a≤60时）的平均值为：

阻感负载特性波形分析

三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电（即用于直流电机传动），下面主要分析阻感负载时的情况，因为带反电动势阻感负载的情况，与带阻感负载的情况基本相同。

当α≤60度时，ud波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。

区别在于负载不同时，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流 id 波形不同，电阻负载时 ud 波形与 id 的波形形状一样。

而阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。

图2-2和图2-3分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0度和α=30度的波形。

 图2-2触发角为0度时的波形图 图2-3 触发角为30时的波形图

 当α＞60度时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时ud波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分。

图2-4给出了α=90度时的波形。

若电感L值足够大，ud中正负面积将基本相等，ud平均值近似为零。

这说明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90度。

 图2-4 触发角为90时的波形图 

3.psim仿真

利用PSIM仿真软件对三相桥式全控整流电路进行仿真实验，仿真模型图如图3—1所示：

图3-1仿真模型图

电子器件参数设置如图3-2所示：

仿真控制参数

电源参数

电阻参数

电感参数

在下面的仿真图中Ud，Id为负载电压（V）和负载电流（I）。

⑴ 触发角为0度是的波形

图3-3触发角为0度时ud、id的波形图

⑵ 触发角为30度时的波形 

图3-4触发角为30度时ud、id的波形图

（3）触发角为90度时的波形 

图3-5触发角为90度时ud、id的波形图

仿真结构分析：

由仿真出的触发角分别为0度、30度和90度的Ud、Id波形图和图2-2、图2-3、图2-4比较可知，三相桥式全控整流电路接反电动势负载时，在负载电感足够大以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同、仅在计算Id时有所不同，接反电动势阻感负载时的Id为：

仿真结果与理论分析相符。

课程设计体会  

这次电力电子技术课程设计，我们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，检验了我们平时的学习效果。

虽然此次课程设计与实际操作分析还有很大的差距，但是它提高了我们综合解决问题的能力，为我们以后的学习打下了基础。

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、自己解决问题，对触发电路、保护电路等都有了更深刻的理解。

在设计的过程中，当然也遇到了很多的困难，能过讨论和查阅资料，逐一解决了这些问题。

通过解决课程设计的这些难点，与其说是增加了的知识，不如说培养了我们一个积极的心态。

当遇到困难时，端正态度，认真地查资料，跟老师和同学讨论，以一个最积极的充满信心的态度，最终总会解决问题。

通过这次课程设计，使我懂得了只有课堂知识是远远不够的，只有把所学的知识综合起来，从理论中得出结论，提高自己独立思考的能力，才会对自己的将来有帮助。

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。

参考文献 

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术.北京：

机械工业出版社，2008 

[2]黄俊，秦祖荫.电力电子自关断器件及电路.北京：

机械工业出版社，1991 

[3]林渭勋.现代电力电子技术. 北京：

机械工业出版社，2006 

[4]王维平.现代电力电子技术及应用.南京：

东南大学出版社，1999 

[5]叶斌.电力电子应用技术及装置.北京：

铁道出版社，1999 

[6]马建国,孟宪元.电子设计自动化技术基础.北京：

清华大学出版社,2004   

[7]王锁萍.电子设计自动化教程.四川：

电子科技大学出版社2002