三相可控整流电路的MATLAB仿真
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各高等院校，Matlab 已经成为线性代数、数值 分析、数理统计、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、 图像处理等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。 Matlab 功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。 Matlab 提供的可视化仿真工具 Simulink 可直接建立电路仿真模型，随意改 变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的 步骤。
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第一章 三项半波可控整流电路
1.1 电路结构 为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通 路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为△/Y 接法。三个晶 闸管分别接入 a、b、c 三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法，这种接法触 发电路有公共端，连线方便。如图 1-1
图 1-1 三相半波可控整流电路原理图
2.2 工作原理 假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用 VD 表示，该电路就成为三相半波可控 整流电路。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相对应的二 极管导通， 并使另两相的二极管承受反压关断， 输出整流电压即为该相的相电压， 波在相电压的交点处， 均出现了二极管换相， 即电流由一个二极管向另一个二极 管转移， 称这些交点为自然换相点。 自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早 时刻，将其作为计算各晶闸管触发角 的起点，即 0 。要改变触发角只能是 在此基础上增大它，即沿时间坐标轴向右移。 稳定工作时， 三个晶闸管的触发脉冲互差 120 ， 规定 t / 6 为控制角 的起点， 称为自然换相点。 三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正 半周波形的交叉点，在各相相电压的 / 6 处，即 t 1 、 t 2 、 t 3 ，自然换相点 之间互差 2 / 3 ，三相脉冲也互差 120 。 在 t 1 - t 2 区间，有 U u U v ， U u U w ， U 相电压最高， VT1 承受正向电压， 在 t 1 时刻触发 VT1 导通，导通角 120 ，输出电压 U d U u 。其他两个晶闸管 承受反向电压而不能导通。VT1 通过的电流 It1 与变压器二次侧 u 相电流波形相同， 大小相等，可在负载电阻 R 两端测试。 在 t 2 - t 3 区间，有 U u U v ，V 相电压最高， VT2 承受正向电压，在 t 2 时 刻触发 VT2 导通， U d U v 。 VT1 两端电压 Ut1 Uu Uv Uuv0 ，晶闸管 VT1 承受反 向电压关断。
绪论
整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电， 电路形式多种 多样。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。当整流负载容量 较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。其交流侧由三相电源 供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛 的是三相桥式全控整流电路、 以及双反星形可控整流电路、 十二脉波可控整流电 路等。 随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交 通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此， 对电机调速的研究有着积 极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域 占居主导地位， 这主要是因为直流电机不仅调速方便， 而且在磁场一定的条件下， 转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑 和经济地调节速度。 因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。 由于直流 电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井 卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动 的领域中得到广泛应用。 近年来交流调速系统发展很快， 然而直流拖动控制系统 毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看， 它又是 交流拖动系统的基础， 长期以来， 由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调 速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。 对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载， 可影响电源 三相负载的平衡性和系统的对称性。故在负载容量较大的场合， 通常采用三相或 多相整流电路。 三相可控整流电路是三相电源系统的对称负载， 输出整流电压的 脉动小、控制响应快，因此被广泛应用于众多工业场合。它是由半波整流电路发 展而来的。 由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串 联而成。 六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通， 来实现对三相交流电的 整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不 同的输出。由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶 闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高 压情况下实验也难顺利进行。 Matlab 是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自 1984 年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优
三相可控整流电流的 MATLAB 仿真
目录
绪论..................................................................................................................................................... 1 第一章 三项半波可控整流电路.......................................................................................................3 1.1 电路结构............................................................................................................................. 3 2.2 工作原理............................................................................................................................. 3 1.3 基本数量关系..................................................................................................................... 4 第二章 三项桥式全控整流电路.......................................................................................................5 2.1 电路结构............................................................................................................................. 5 2.2 工作原理............................................................................................................................. 5 2.3 基本数量关系..................................................................................................................... 6 第三章 三项半波可控整流电路仿真...............................................................................................8 3.1 建立仿真模型...................................................................................................................... 8 3.2 参数设置............................................................................................................................. 8 3.3 仿真结果............................................................................................................................. 9 3.4 小结................................................................................................................................... 11 第四章 三项桥式全控整流电路仿真.............................................................................................13 4.1 建立仿真模型.................................................................................................................... 13 4.2 参数设置........................................................................................................................... 14 4.3 仿真结果........................................................................................................................... 14 4.4 小结................................................................................................................................... 17 结语................................................................................................................................................... 19 参考文献........................................................................................................................................... 20
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第一章 三项半波可控整流电路
1.1 电路结构 为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通 路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为△/Y 接法。三个晶 闸管分别接入 a、b、c 三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法，这种接法触 发电路有公共端，连线方便。如图 1-1
图 1-1 三相半波可控整流电路原理图
2.2 工作原理 假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用 VD 表示，该电路就成为三相半波可控 整流电路。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相对应的二 极管导通， 并使另两相的二极管承受反压关断， 输出整流电压即为该相的相电压， 波在相电压的交点处， 均出现了二极管换相， 即电流由一个二极管向另一个二极 管转移， 称这些交点为自然换相点。 自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早 时刻，将其作为计算各晶闸管触发角 的起点，即 0 。要改变触发角只能是 在此基础上增大它，即沿时间坐标轴向右移。 稳定工作时， 三个晶闸管的触发脉冲互差 120 ， 规定 t / 6 为控制角 的起点， 称为自然换相点。 三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正 半周波形的交叉点，在各相相电压的 / 6 处，即 t 1 、 t 2 、 t 3 ，自然换相点 之间互差 2 / 3 ，三相脉冲也互差 120 。 在 t 1 - t 2 区间，有 U u U v ， U u U w ， U 相电压最高， VT1 承受正向电压， 在 t 1 时刻触发 VT1 导通，导通角 120 ，输出电压 U d U u 。其他两个晶闸管 承受反向电压而不能导通。VT1 通过的电流 It1 与变压器二次侧 u 相电流波形相同， 大小相等，可在负载电阻 R 两端测试。 在 t 2 - t 3 区间，有 U u U v ，V 相电压最高， VT2 承受正向电压，在 t 2 时 刻触发 VT2 导通， U d U v 。 VT1 两端电压 Ut1 Uu Uv Uuv0 ，晶闸管 VT1 承受反 向电压关断。
绪论
整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电， 电路形式多种 多样。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。当整流负载容量 较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。其交流侧由三相电源 供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛 的是三相桥式全控整流电路、 以及双反星形可控整流电路、 十二脉波可控整流电 路等。 随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交 通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此， 对电机调速的研究有着积 极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域 占居主导地位， 这主要是因为直流电机不仅调速方便， 而且在磁场一定的条件下， 转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑 和经济地调节速度。 因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。 由于直流 电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井 卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动 的领域中得到广泛应用。 近年来交流调速系统发展很快， 然而直流拖动控制系统 毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看， 它又是 交流拖动系统的基础， 长期以来， 由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调 速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。 对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载， 可影响电源 三相负载的平衡性和系统的对称性。故在负载容量较大的场合， 通常采用三相或 多相整流电路。 三相可控整流电路是三相电源系统的对称负载， 输出整流电压的 脉动小、控制响应快，因此被广泛应用于众多工业场合。它是由半波整流电路发 展而来的。 由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串 联而成。 六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通， 来实现对三相交流电的 整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不 同的输出。由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶 闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高 压情况下实验也难顺利进行。 Matlab 是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自 1984 年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优
三相可控整流电流的 MATLAB 仿真
目录
绪论..................................................................................................................................................... 1 第一章 三项半波可控整流电路.......................................................................................................3 1.1 电路结构............................................................................................................................. 3 2.2 工作原理............................................................................................................................. 3 1.3 基本数量关系..................................................................................................................... 4 第二章 三项桥式全控整流电路.......................................................................................................5 2.1 电路结构............................................................................................................................. 5 2.2 工作原理............................................................................................................................. 5 2.3 基本数量关系..................................................................................................................... 6 第三章 三项半波可控整流电路仿真...............................................................................................8 3.1 建立仿真模型...................................................................................................................... 8 3.2 参数设置............................................................................................................................. 8 3.3 仿真结果............................................................................................................................. 9 3.4 小结................................................................................................................................... 11 第四章 三项桥式全控整流电路仿真.............................................................................................13 4.1 建立仿真模型.................................................................................................................... 13 4.2 参数设置........................................................................................................................... 14 4.3 仿真结果........................................................................................................................... 14 4.4 小结................................................................................................................................... 17 结语................................................................................................................................................... 19 参考文献........................................................................................................................................... 20