三相桥式整流电路的MATLAB仿真

XX大学电力电子技术课程设计报告题目：三相桥式整流电路的MATLAB仿真院系专业班级学号学生姓名指导教师电力电子技术课程设计报告2三相桥式整流电路MATLAB仿真一、题目的要求和意义利用MATLAB软件中的SIMULINK对三相桥式整流电路进行建模、仿真，设置参数，采集波形。具体要求如下：（1）输入三相电压源，线电压取380V，50Hz，内阻0.002欧姆。利用六个晶闸管搭建三相桥式整流电路的模型。（2）负载为纯电阻负载，电阻取1欧姆，仿真时间取0.12s，触发角为60度，设置相关参数，利用示波器查看仿真波形，并将dU、dI、1VTU波形记录下来（3）负载为阻感负载，电阻取1欧姆，电感10mH，仿真时间取0.12s，触发角为60°，设置相关参数，利用示波器查看仿真波形，并将dU、dI、1VTU波形记录下来（4）故障波形的采集：当触发角为60°时，将第4个个晶闸管断开，查看电阻负载下的输出电压dU的波形，记录下来，并分析故障现象。二、基本原理三相桥式整流电路习惯将其阴极连接在一起的三个晶闸管（1VT、3VT、5VT）称为阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（4VT、6VT、2VT）称为阳极组，如图1所示。图1三相桥式整流电路原理图当带电阻负载时，可以采用与分析三相半波可控整流电路时类似的方法，假设将电路中的晶闸管换做二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角0时的情况。此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通。而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最小（负的最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。当带阻电力电子技术课程设计报告3感负载且60时，dU波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相似。其中输出电压波形如下：图2三相桥式整流电路带电阻（阻感负载）0时的波形当整流输出电压连续时（即带阻感负载或带电阻负载60的平均值为：2322316sin2.34cos3dUUtdtU1输出电流平均值为：ddUIR2带电阻负载且60时，整流电压平均值为：22336sin2.341cos3dUUtdtU3为了说明各晶闸管的工作情况，将波形肿的一个周期等分为6段，每段60度，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如下表。由该表可知，六个晶闸管的导通顺序为1VT-4VT-3VT-4VT-5VT-6VT。表1三相桥式整流电路电阻负载0时晶闸管工作情况时段123456共阴极组中导通的晶闸管1VT1VT3VT3VT5VT5VT共阳极组中导通的晶闸管6VT2VT2VT4VT4VT6VT整流输出电压duababuuuacacuuubcbcuuubabauuucacauuucbcbuuu电力电子技术课程设计报告4三、纯电阻和阻感负载仿真模型1、纯电阻负载（1）仿真电路图如下：图3三相桥式整流电路纯电阻负载=60°时的仿真电路图（2）参数设计①三相电压源：已知线电压取380V，50Hz，内阻0.002欧姆，则各相相电压为220V②脉冲信号发生器：周期为0.02s，占空比为20%，各晶闸管触发角为60度，PhaseDelay参数如下：1VT：0.02/42VT：0.02/6+0.02/43VT：0.04/6+0.02/44VT：0.01+0.02/45VT：0.08/6+0.02/46VT：0.1/6+0.02/4③电阻取1欧姆，仿真时间取0.12s。由上述参数，得出纯电阻负载时dU、dI、1VTU的仿真结果如下：图4三相桥式整流电路纯电阻负载=60°时dI、dU波形电力电子技术课程设计报告5图5三相桥式整流电路纯电阻负载=60°时1VTU波形④输出直流电压值为:22.34cos2.34220cos60257.4dUUV⑤输出直流电流值为：257.4257.41ddUIAAR2、阻感负载电力电子技术课程设计报告6（1）仿真电路图如下：图6三相桥式整流电路阻感负载=60°时仿真电路图（2）参数设计电阻取1欧姆，电感10mH，其他参数不变。由上述参数，得出阻感负载时dU、dI、1VTU的仿真结果如下：图7三相桥式整流电路阻感负载=60°时dI、dU波形电力电子技术课程设计报告7图8三相桥式整流电路阻感负载=60°时1VTU波形由于触发角为60°，（1）输出直流电压值为:22.34cos2.34220cos60257.4dUUV（2）输出直流电流值为：257.4257.41ddUIAAR1.参数设计当触发角为60度时，将第4个晶闸管断开，其他参数不变，查看纯电阻负载下的输出电压dU的波形。2.仿真电路图如下：电力电子技术课程设计报告8图9三相桥式整流电路纯电阻负载60，断开第4个晶闸管的仿真电路图3.示波器得出的输出电压dU的波形如下图：图10三相桥式整流电路纯电阻负载60，断开第4个晶闸管的故障波形图4.故障波形分析：晶闸管正常工作时，每个周期连续输出6个波头，每个波头均为60度。图10中每个电力电子技术课程设计报告9周期连续少2个波头，2个波头为120度。由于正常工作时每个桥臂导通120度，由图可知第5和第6个波峰缺失了，是因为断了第4个晶闸管造成的。四、课程设计体会通过这次的课程设计，我不仅对三项桥时整流电路的特点有了更多的认识和了解，而且对MATLAB的操作也有了一定的认识。在使用新版本的MATLAB时，发现很多功能与操作都完善了，使得在建模的时候方便了很多，参数的设置还需要先大概了解其英文名称，才能更好的进行设计。感觉用MATLAB进行仿真能比较直观快捷地反映出输出结果，而且操作相对简单，便于我们观察和了解各种触发角和不同负载的条件下的仿真结果，易于达到相应的目的。这次的课程设计让我学到了很多，其中有不懂的地方需要自己查资料或者与同学交流讨论，才会获得进步。五、参考文献[1]王兆安，刘进军主编.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2009.5[2]王波,楼京京.电力电子技术仿真项目化教程.北京:北京理工大学出版社，2012.7[3]黄忠霖，黄京等.电力电子技术的MATLAB实践[M].北京:国防工业出版社，2009电力电子技术课程设计报告10