基于Matlab／Simulink的三相桥式全控电路的建模与仿真
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１ 概 述
它支持 线性 和非 线性系 统 、 续 时 间系统 、 散 时 间 连 离 系统 、 续 和 离 散 混 合 系 统 的 建 模 、 真 和 分 析 。 连 仿 Ｐｗ ｒ ｙｔｍ是在 Ｓｍｕｎ ｏ ｅ ｓ Ｓ ｅ ｉ ｌ ｋ环境 下使 用 的工具 箱 ， ｉ 包 括 电源 、 件 、 元 电力 电子元 件 、 电动 机 系统 、 块连 接 模 器 、 量元 件 、 加 、 示 等 模块 组 。Ｓｍｕｉ ／ ｏ ｅ 测 附 演 ｉ ｌ ｋ Ｐｗ ｒ ｎ
为“ ” Ｓ ｕ ｂ ｒｒｓ ｔｎｅ Ｒ （ ｈ 设 定 为 “ ０” ０ ， ｎ ｂ ｅ ｅｉａ ｃ Ｏ ｍ） ｓ ｌ ， Ｓ ｕ ｂ ｒ ａａ ｉ ｎ ｅＣ （ ） 定为 “ ． ｅ ” ｎ ｂ ｅ ｐ ｃ ａ ｃ Ｆ 设 ｃ ｔ ４ ７ 一６ 。 ４ 整 流 工况 的建模 与仿 真
基 于 Ｍａ ａ／ ｉ ｕｉｋ的 ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ
三相 桥 式 全 控 电路 的建 模 与仿 真
盂庆波 ， 吉鹏 霄
（ 郑州铁 路职 业技术 学 院， 河南 郑州 摘 ４０５ ） ５０２
要 ： Ｍａａ 对 ｔ ｂ进行 了简单介 绍 ， ｌ 建立 了晶 闸 管的 仿 真模 型 ， 用 Ｍａａ／ ｉｕｉｋ和 Ｐｗ ｒ ｙｔ 工 运 ｔｂＳｍ ｌ ｌ ｎ ｏ ｅ ｓ ｍ Ｓ ｅ
时问设置为 ００ ｓ启动仿真。负载分别选择纯电阻 ．４ ，
负载 、 阻感 性 负 载 ， 发 角 分 别 选 择 ３ 。６ 。 图 ２ 触 Ｏ 、０ 。 所示 为 ６个 晶 闸 管 的 电压 波 形 和 负 载上 的电压 、 电
２ ４
据 晶闸管 的数 学模 型构 成 ， 综合 各 种 因素 ， 置 晶闸 设 管 的 仿 真 参 数 为 ： ｅｉａｃ 。 Ｏ ｍ）设 定 为 Ｒ ｓｔ ｅ Ｒ （ ｈ ｓｎ
“ｅ一 ３ ，ｎ ｕ ｔ ｃ 。（ 设 定 为 “ ” Ｆ ｒ ａｄ ｌ ０ ” Ｉｄ ｃａ ｅ Ｌ Ｈ） ｎ ０ ， ｏｗ ｒ
对动态系统进 行建模、 仿真 和分析 的一个软件包 。
型， 即将擎住 电流 ， 和关断时间 分别设为零 。根
收稿 日期 ：０ １ ２一ｌ ２ １ —１ ６
作者简介 ： 孟庆波 （９ ３一） 男 ， １７ ， 河南 孟津人 ， 郑州铁路职业技术学 院电气工 程系讲师 ， 工学硕士 ， 究方 向为 电力 电子技术 、 研 变频调速 、 自动 检测技术等 。 吉鹏霄 （９ ８一） 男 ， １７ ， 河南孟津人 ， 郑州铁路职业技术 学院电气工程系讲师 ， 工学硕士 ， 研究方 向为铁道供 电技术 。
具对三相桥式全控电路的整流和有源逆变工况进行 建模、 参数选择和仿真分析 。与常规 电路分析方法相 比，
该方 法具有很 大的优 越性 。
关键词 ： ａｌ ／ ｉｕｉｋ 晶 闸管 ； Ｍ ｔｂ Ｓｍ ｌ ； ａ ｎ 三相桥 式 全控 整 流 电路 ； 流 ； 源逆 变 ； 整 有 建模仿 真
三相 桥式 全控 电路 的基 本功 能 是将 一 种交 流 电 变换 为 另一 固定 或 可 调 的直 流 电 ， 或者 将 一 个 直 流
电变换成工频交流电并 回送 电网， 与此相对应 ， 电 该 路可实现整流和有源逆变两种工况。作为一个经典 电路 ， 在不同工况 、 同负载和不同触发角 时， 不 三相
晶闸管的仿 真模型 由一 个 电阻 Ｒ 一个 电感 一 Ｌ， ｏ 一个直流电压源 和一个开关 串联组成。开关 ｎ 受阳极电压 阳极电流 Ｌ 和门极触发信号控制。
晶闸管模 块 中还包括 一个 Ｒ 一Ｃ 缓 冲 电路 ， 常 与 。 。 通
晶闸管并联。为了提高仿真速度 ， 以采用 简化模 可
向外界输 出的参数等， 得到最佳的仿真结果。
３ 晶闸管 的仿真 模型
Ｍ ｆｂ是 由美 国 Ｍａ ｗ ｒｓ 司开 发 的 大 型工 ａａ ｌ ｔ ｏｋ 公 ｈ
程应用软 件， 包括数学计 算和工程仿 真两大部 分。 数学计算提供 了强大 的矩阵处理 和绘 图功能； 工程
仿 真则支 持 和涵盖 电力 电子技 术 、 自动控 制理 论 、 数 字 信号 处理 、 间 序 列 分析 、 态 系统 仿 真 、 时 动 图像 处 理等 多个 工 程领 域 。Ｓｍｕｉｋ是 在 Ｍ ｔｂ环 境 下 ， ｉ ｌ ｎ ａａ ｌ
４２ 整 流工 况仿 真 ． 在 仿真 参数 窗 口中 ， 择 ｏｅ３ｂ算 法 ， 对 误 选 ｄ２ ｔ 相 差设 置为 ｌ Ｏ ， 始仿 真 时 间设 置 为 ０， ｅ— ３ 开 停止 仿真
ｖｌ ｇ （ 设 定 为 “ ． ”Ｉｉａ ｃｒ ｎ ，（ 设 定 ｏａｅ Ｖ） ｔ ０８ ， ｔｌｕｒ ｔ Ａ） ｎｉ ｅ
第２ ４卷
第ｌ 期
郑州铁路职业技术学院学报
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎｚｏ ａ ｗ ｙＶ ｃｔ ｎｌ Ｔ ｃｎｃ ｏ ｅｅ ｏｒａ ｏ ｅｇｈ ｕＲ ｉ ａ ｏａ ｏａ ＆ ｅｈｉａ Ｃ ｒｇ Ｚ ｌ ｉ ｌ ｔ
ｖ １ ４ Ｎ ． ０ ２ ｏ １ ．
Ｍａ．０ ２ ｒ２ １
２１ ０ ２年 ３月
桥式 全控 电路 的波 形 变 化非 常 丰富 ， 于 进 行 有效 难 分 析 。本 文利用 Ｍａａ／ ｉｕｉｋ和 Ｐｗ ｒ ｙｔｍ， ｔｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ ｏ ｅ ｓ 建 Ｓ ｅ 立 三相桥 式全控 电路在 整 流和 有源 逆 变两 种 工况 下
Ｓｓ ｍ功能强大 ， ｙｅ ｔ 可用于系统的建模以及电路、 电力 电子技术、 电机 、 电力传输 等工程领域 的仿真 。在
Ｓｍ ｌ ｋ环境 下 ， 户 可 以建 立 电路 模 型 ， 进 行 系 ｉ ｕｉ ｎ 用 并
统仿 真 。在进 行 仿 真 时 ， 户 可 以设 定仿 真 的起 始 用 和终止 时刻 ， 择仿 真 的步 长 和数 值积 分算 法 ， 置 选 配
Байду номын сангаас
的系统仿真模型并进行仿真分析。
２ Ｍａ ａ ｆ ｂ简介 ｌ
它支持 线性 和非 线性系 统 、 续 时 间系统 、 散 时 间 连 离 系统 、 续 和 离 散 混 合 系 统 的 建 模 、 真 和 分 析 。 连 仿 Ｐｗ ｒ ｙｔｍ是在 Ｓｍｕｎ ｏ ｅ ｓ Ｓ ｅ ｉ ｌ ｋ环境 下使 用 的工具 箱 ， ｉ 包 括 电源 、 件 、 元 电力 电子元 件 、 电动 机 系统 、 块连 接 模 器 、 量元 件 、 加 、 示 等 模块 组 。Ｓｍｕｉ ／ ｏ ｅ 测 附 演 ｉ ｌ ｋ Ｐｗ ｒ ｎ
为“ ” Ｓ ｕ ｂ ｒｒｓ ｔｎｅ Ｒ （ ｈ 设 定 为 “ ０” ０ ， ｎ ｂ ｅ ｅｉａ ｃ Ｏ ｍ） ｓ ｌ ， Ｓ ｕ ｂ ｒ ａａ ｉ ｎ ｅＣ （ ） 定为 “ ． ｅ ” ｎ ｂ ｅ ｐ ｃ ａ ｃ Ｆ 设 ｃ ｔ ４ ７ 一６ 。 ４ 整 流 工况 的建模 与仿 真
基 于 Ｍａ ａ／ ｉ ｕｉｋ的 ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ
三相 桥 式 全 控 电路 的建 模 与仿 真
盂庆波 ， 吉鹏 霄
（ 郑州铁 路职 业技术 学 院， 河南 郑州 摘 ４０５ ） ５０２
要 ： Ｍａａ 对 ｔ ｂ进行 了简单介 绍 ， ｌ 建立 了晶 闸 管的 仿 真模 型 ， 用 Ｍａａ／ ｉｕｉｋ和 Ｐｗ ｒ ｙｔ 工 运 ｔｂＳｍ ｌ ｌ ｎ ｏ ｅ ｓ ｍ Ｓ ｅ
时问设置为 ００ ｓ启动仿真。负载分别选择纯电阻 ．４ ，
负载 、 阻感 性 负 载 ， 发 角 分 别 选 择 ３ 。６ 。 图 ２ 触 Ｏ 、０ 。 所示 为 ６个 晶 闸 管 的 电压 波 形 和 负 载上 的电压 、 电
２ ４
据 晶闸管 的数 学模 型构 成 ， 综合 各 种 因素 ， 置 晶闸 设 管 的 仿 真 参 数 为 ： ｅｉａｃ 。 Ｏ ｍ）设 定 为 Ｒ ｓｔ ｅ Ｒ （ ｈ ｓｎ
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对动态系统进 行建模、 仿真 和分析 的一个软件包 。
型， 即将擎住 电流 ， 和关断时间 分别设为零 。根
收稿 日期 ：０ １ ２一ｌ ２ １ —１ ６
作者简介 ： 孟庆波 （９ ３一） 男 ， １７ ， 河南 孟津人 ， 郑州铁路职业技术学 院电气工 程系讲师 ， 工学硕士 ， 究方 向为 电力 电子技术 、 研 变频调速 、 自动 检测技术等 。 吉鹏霄 （９ ８一） 男 ， １７ ， 河南孟津人 ， 郑州铁路职业技术 学院电气工程系讲师 ， 工学硕士 ， 研究方 向为铁道供 电技术 。
具对三相桥式全控电路的整流和有源逆变工况进行 建模、 参数选择和仿真分析 。与常规 电路分析方法相 比，
该方 法具有很 大的优 越性 。
关键词 ： ａｌ ／ ｉｕｉｋ 晶 闸管 ； Ｍ ｔｂ Ｓｍ ｌ ； ａ ｎ 三相桥 式 全控 整 流 电路 ； 流 ； 源逆 变 ； 整 有 建模仿 真
三相 桥式 全控 电路 的基 本功 能 是将 一 种交 流 电 变换 为 另一 固定 或 可 调 的直 流 电 ， 或者 将 一 个 直 流
电变换成工频交流电并 回送 电网， 与此相对应 ， 电 该 路可实现整流和有源逆变两种工况。作为一个经典 电路 ， 在不同工况 、 同负载和不同触发角 时， 不 三相
晶闸管的仿 真模型 由一 个 电阻 Ｒ 一个 电感 一 Ｌ， ｏ 一个直流电压源 和一个开关 串联组成。开关 ｎ 受阳极电压 阳极电流 Ｌ 和门极触发信号控制。
晶闸管模 块 中还包括 一个 Ｒ 一Ｃ 缓 冲 电路 ， 常 与 。 。 通
晶闸管并联。为了提高仿真速度 ， 以采用 简化模 可
向外界输 出的参数等， 得到最佳的仿真结果。
３ 晶闸管 的仿真 模型
Ｍ ｆｂ是 由美 国 Ｍａ ｗ ｒｓ 司开 发 的 大 型工 ａａ ｌ ｔ ｏｋ 公 ｈ
程应用软 件， 包括数学计 算和工程仿 真两大部 分。 数学计算提供 了强大 的矩阵处理 和绘 图功能； 工程
仿 真则支 持 和涵盖 电力 电子技 术 、 自动控 制理 论 、 数 字 信号 处理 、 间 序 列 分析 、 态 系统 仿 真 、 时 动 图像 处 理等 多个 工 程领 域 。Ｓｍｕｉｋ是 在 Ｍ ｔｂ环 境 下 ， ｉ ｌ ｎ ａａ ｌ
４２ 整 流工 况仿 真 ． 在 仿真 参数 窗 口中 ， 择 ｏｅ３ｂ算 法 ， 对 误 选 ｄ２ ｔ 相 差设 置为 ｌ Ｏ ， 始仿 真 时 间设 置 为 ０， ｅ— ３ 开 停止 仿真
ｖｌ ｇ （ 设 定 为 “ ． ”Ｉｉａ ｃｒ ｎ ，（ 设 定 ｏａｅ Ｖ） ｔ ０８ ， ｔｌｕｒ ｔ Ａ） ｎｉ ｅ
第２ ４卷
第ｌ 期
郑州铁路职业技术学院学报
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎｚｏ ａ ｗ ｙＶ ｃｔ ｎｌ Ｔ ｃｎｃ ｏ ｅｅ ｏｒａ ｏ ｅｇｈ ｕＲ ｉ ａ ｏａ ｏａ ＆ ｅｈｉａ Ｃ ｒｇ Ｚ ｌ ｉ ｌ ｔ
ｖ １ ４ Ｎ ． ０ ２ ｏ １ ．
Ｍａ．０ ２ ｒ２ １
２１ ０ ２年 ３月
桥式 全控 电路 的波 形 变 化非 常 丰富 ， 于 进 行 有效 难 分 析 。本 文利用 Ｍａａ／ ｉｕｉｋ和 Ｐｗ ｒ ｙｔｍ， ｔｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ ｏ ｅ ｓ 建 Ｓ ｅ 立 三相桥 式全控 电路在 整 流和 有源 逆 变两 种 工况 下
Ｓｓ ｍ功能强大 ， ｙｅ ｔ 可用于系统的建模以及电路、 电力 电子技术、 电机 、 电力传输 等工程领域 的仿真 。在
Ｓｍ ｌ ｋ环境 下 ， 户 可 以建 立 电路 模 型 ， 进 行 系 ｉ ｕｉ ｎ 用 并
统仿 真 。在进 行 仿 真 时 ， 户 可 以设 定仿 真 的起 始 用 和终止 时刻 ， 择仿 真 的步 长 和数 值积 分算 法 ， 置 选 配
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的系统仿真模型并进行仿真分析。
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