三相桥式全控整流电路仿真

三相桥式全控整流电路仿真

三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成(见图1-1）。6个晶闸管依次相隔600触发，将电源交流电整流为直流电。三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通(上桥臂和下桥臂各一个)，整流变压器采用三角形/星形联结。

图1整流电路原理图

三相桥式整流电路的仿真使用SimPowersystems模型库中的三相桥和触发器的集成模块，用它们组成的三相桥式整流电路的仿真模型如图2所示。在有的模型库中6-pulse thyristor bridge模块仍使用信号端，这时需要用psbupdate函数转换为电路端口6-pulse thyristor bridge模型没有测量端，需要时可打开其子电路，引出晶闸管的测量端口，模型中用多路测量Multimeter观察变压器和负载的电压电流波形，并且用RMS模块计算整流变压器二次电压的有效值，Mean Value模块计算整流器输出电压和电流的平均值， 用powergui模块进行谐波分析。

图2 三相桥式整流电路仿真模型

仿真模型中整流器工作中保证触发脉冲与主电路同步很重要，仿真使用的六脉冲发生器是在同步电压过零时作为控制角??00的位置，因此在整流变压器采用△/丫-11联结时，同步变压器也可以采用△/丫-l1联结，同步信号的连接如图2所示。在同步信号关系难于确定时，可以利用仿真的优点，将三相同步电压信号以不同的顺序连接到六脉冲发生器的AB、BC、CA三个同步输入端，然后运行该模，观察整流器输出电压波形，如果电压波形在一周期中6个波头连续规则，则该整流器的同步是正确的。负载和控制角可以按需要设定。

三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V,整流变压器输出电压为100V (相电压)，观察整流器在不同负载、不同控制角时整流器输出电压、电流波形，测量其平均值，并观察整流器电流波形和分析其主要谐波。 电阻负载 (1)模型参数

l) 三相电源uA、uB、uC：电压峰值为2202，可表示为220?sqrt(2)，频率为50Hz ,相位分别为00、?1200、?2400。

2) 整流变压器:一次绕组联结(winding 1 connection)选择Delta( D11 )，线电压U1?2203?380V;二次绕组联结(winciing 2 connection)选择Y，线

电压U2?1003?173V,在要求不高时，变压器容量、互感等其他参数一可以保持默认值不变。

3) 同步变压器:一次绕组联结(winding 1 connection)选择Delta( D11 )，线电压U1?2203?380V;二次绕组联结(winding 2 connection}选择Y，线电压U2?10V,其他参数保持默认值。 4）三相晶闸管整流器参数使用默认值。 5) RLC负载:R?5?。

6) 6-脉冲发生器:频率50Hz，脉冲宽度取100,选择双脉冲触发方式。 7) 控制角给定(alph):设置为00、300、600等。

(2)仿真参数

仿真时间可以按需要设置是任意的，时间长观察到的波形多，计算花费 的时问一也多。一般电阻负载2个电源周期后电路已进人稳态，电感负载因为电流有上升时间，仿真时间也需要长一些，本例设为0.6s。仿真算法采用ode23tb。 (3)仿真结果分析

1）电阻负载时仿真结果如图5-21所示，图中波形用plot命令画出，其中图5-21a、b、c中细实线为输出电压瞬时值，粗实线为输出电压平均值，比较图5-21a-c可知，随着控制角增加，整流器输出电压减小。输出电压瞬时值波形与电源线电压波形(虚线)不完全重合，峰值比电源线电压较低，这是晶闸管通电阻造成的电压降。图5-21d为晶闸管两端的电压波形，占晶闸管导通时电压为零，晶闸管关断时，晶闸管承受电源线电压。

2)电阻电感负载R的值为0.5?、L的值为0.01H:阻感负载??300时，整流器输出电压电流如图5-22a、b所示，??600时，整流器输出电压、电流如图5-23a,、b所示，??900时整流器输出电压、电流如图5-23c、d所示，随控制角增加，输出电压下降，说明了控制角对整流器输出的控制作用。在??900时，输出电压平均值为零，但是输出电流不为零(见图5-23d)，与??900时

Id?Ud/R?0不符，电流还有较小的值，这是因为尽管??900时输出电压平均值Ud?0,但是输出电压瞬时值是随电源电压ud从“+”向“一”变化的，在电源电压为“+”时，晶闸管导通有电流产生，并且在ud “一”半周，由于负载电感续流，使晶闸管继续导通，因为这时电流很小，一般忽略不记。因此??900时，Id?Ud/R?0是程近似的。

图5-22d、e、f是整流电路二相输入电压(细实线)和电流(粗实线)波形，其中电压呈正弦波，电流是矩型波，电流滞后电比30,若控制角增加，电流滞后也增大，滞后角基本上与控制角相等。

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