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论文题目：基于MATLAB的三相整流器设计答辩人：张升林指导教师：万旻专业班级：电气工程及其自动化122班学号：7022812067日期：2016年6月5日CONTANTS一二五三四三相整流器发展状况Matlab-Simulink电力系统仿真介绍三相整流器的结构和原理分析三相整流器电路的仿真三相PWM流器的设计目录三相整流器发展状况随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，由此带来的谐波和无功问题也日益严重。整流电路和设备在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用也越来越广泛。传统的整流二极管不控整流和晶闹管相控整流电路都不能双相传递能量，还增加了一定的谐波污染。限制无功功率和谐波的标准在大部分欧美都有相关的规定。国际电工学会为适应如今电网的环境，在1988年，对原来要求的谐波标准内容进行了重新的修改。而我国也在1993年也正式颁布了《电能质量公用电网谐波》，这使得我国对谐波的管理有了统一管理的标准。1.1背景1.2进展及意义在这种背景下，对整流器的研究就显得尤为重要了。三相PWM整流器技术的发展，导致了现代电子技术、微处理器技术和现代控制理论的创新与发展。由于在整流器中引入了三相PWM技术，整流器具有更好的直流电压，它实现了网侧电流的正弦化。目前三相PWM整流技术已成为控制电网污染的重要技术手段之一。三相PWM整流器技术可以在任意功率因数运行，可以实现能量双向流动，而且具有良好的电流质量和更快的动态响应速度。实现了“绿色电力转换”，减少了资源的浪费，提高了系统的电能利用率。Matlab-Simulink电力系统仿真介绍2.1Matlab介绍MATLAB软件主要用于图形处理和数值计算，是由美国Mathworks公司开发的。MATLAB的界面1.巨人肩上的工具2.具有强大的数值和符号计算功能3.强大的矩阵运算和稀疏矩阵的处理2.2Simulink的介绍Simulink是一个多领域仿真和基于模型的动态系统和嵌入式系统设计工具。对各种时变系统，包括通信、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了一个交互式图形环境和可定制的模块库的设计、仿真、实现和测试。Simulink的应用界面三相整流器的结构和原理分析3.1三相桥式全控整流器结构和原理分析三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路包含了三相半波共阳极接法(VT4,VT6,VT2)和三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)两部分。三相桥式全控整流电路的特性是每时每刻有着不一样的组别的两个晶闸管处于同时导通状态。导通的顺序在一个周期中按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6进行排序，并且它的相位都是相差60°3.2三相PWM整流器结构和原理分析PWM整流器模型电路图PWM整流器是交、直流侧均可控的是四象限运行的整流设备。PWM整流器在忽略电感和功率开关管桥路的等效损耗电阻的情况下，它由交流回路、功率开关管桥路和直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势e、网侧电感Ls等，直流回路包括负载电阻RL及负载电动势e等。三相PWM整流器主回路原理图当三相PWM整流器开始工作时，PWM整流需经负载与整流变压器二次侧绕组构成闭合回路，同时向V5、V6、V1管发出触发脉冲。在π/3范围内发出一组PWM脉冲，接着依次向V1、V2、V3；V2、V3、V4；V3、V4、V5；V5、V6、V1；……发出PWM脉冲，一直循环下去，这样每一导通瞬间，不同相的上、下桥臂至少有一管是导通的。三相整流器电路的仿真三相桥式全控整流电路仿真模型4.1三相桥式全控整流器的仿真其中交流峰值电压定为100伏特，频率定为60赫兹。晶闸管的参数为：Cs=250×10，Rs=508，Vf=0伏，Lon=0.0001H，Rn=0.0018。电阻性负载设R=45欧姆，电感性负载设L=1H。脉冲发生器脉冲宽度定为脉宽的50%，脉冲高度定为5伏特，脉冲周期定为0.0167秒触发角β=0°时的输出电压波形图触发角β=60°时的输出电压波形图触发角β=90°时的输出电压波形图由输出波形图，我们可以得到触发角的不同会影响输出电压的仿真和负载呈现阻感特性的结论。4.2三相PWM整流器的仿真PWM整流器的仿真框图网侧三相电流的波形以看到网侧电流很好的跟随网侧电压，功率因数基本为1，实现了VSR在高功率因数下运行，验证了SVPWM的正确性。在如图4.6为网侧三相电流的波形中，三相电流呈现正弦波，相位相差120度。A相直流侧输出电压在VSR启动0.1秒内VSR即达到给定值150V，并在150V恒定值下平稳运行，由此可说明SVPWM的快速响应和可靠性。三相PWM整流器的设计5.1主电路设计主电路的设计主要包括输入电感的设计、功率器件的设计与选型、输出电容的设计与选型，这三个参数直接影响主电路的正常运行。5.2功率器件的选择IPM可以把功率开关器件和驱动电路组合在一起，还可以检测过电压、过电流以及过热等故障。在无噪声逆变器、低噪声UPS系统和伺服控制器等设备中起到很重要的作用，主要原因就是它具有可靠性高、操作方便等特点。其具有抗干扰能力强、低功耗、桥臂功率管互锁、快速的过流保护、IPM内部有相关的外围电路、驱动电源欠压保护、无须采取防静电措施、元件数目使用少和开关速度快过热保护等优点。通过以上对比分析，以及为将来PWM整流器扩大功率做准备，因此最终选用IPM作为功率器件，其型号为:PMl00CLA060。