题目三相桥式全控整流电路仿真.docx

1、题目三相桥式全控整流电路仿真题目：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“ Universal Bridge” 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=30 90 120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：晶闸管T1的电压Uvt1 (最小分度为0.01s)1 / 21B. alpha=90 时晶闸管T1的电压Uvti （最小分度为0.01s

2、）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Uvti （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0496.310512.42051030496.840480.950470.360419.270229.480133.89073.161000.004511100.002431200.00184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

3、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 0120。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=30 60 90度时Ud,Uvti,ld的波形。 并画出电路的移相特性 U

4、d=f(alpha)。仿真模型如下所示：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）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Uvti （ 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0496.910513.220510.330496.140489.950469.760417.970300.680191.890103.510043.4611014.07移相特性曲线如下

5、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090。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，

6、观 察并记录移去触发脉冲后Ud,Uvt,ld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Uvti （ 0.02s）0.06DdO.i236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

7、，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欧姆丄=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=30 60 90度时Ud,Uvt,ld的波形。并画出电路 的移相特性Ud=f(alpha)。仿真模型如下所示：Mo-anA. alpha=30 度时；晶闸管T1的电压Uvti （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）晶闸管T1的电压Uvti （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

8、68.22V （最小分度为0.01S晶闸管T1的电压Uvti （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0509.910502.920479.630442.240391.750329.260256.170182.680119.59068.221000.0031691100.0020151200.0011116移相特性曲线如下所示:600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，

9、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）B. alpha=60 度时;12010060SO4030打20_ .ao2 a.M 006 cos o) 0112 au aie aii aiC. alpha=84 度时；直流侧电压Ud （最小分度为0.02s） I I ! L L 丄 ： I.0 AO2 0.04 DOG 008 0.1

10、 0.12 016 U1S A2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）1 1 r w5Koi diQgrig 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）F. Alpha=90 度时;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。

11、交流侧串联O.lmH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）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