三相桥式全控整流电路Matlab仿真

三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故

障分析

摘要：设计一种以三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析。以三相桥式全控整流电路为分析对象，利用Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems仿真采集功率器件在开路时的各种波形，根据输出波形分析整流器件发生故障的种类，判断故障发生类型，确定发生故障的晶闸管，实现进一步故障诊断。运用matlab中的电气系统库可以快速完成对三相整流电路故障仿真，通过分析可以对故障类型给予初步判断，对电力电子设备的开发、运用以及维修有极大的现实意义。

关键词：Matlab；三相整流桥；电力电子故障

Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase

Full-Bridge Controlled Rectifier

Zhang lu-xia

College of Physics& Electronic Information Electrical Engineering &Automation No: 060544076

Tutor: Wu yan

Abstract: the article introduces a design of Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier. using the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit for analysis, the output waveform in each kind of fault can be simulated through the circuit with the SimPower Systems under the Matlab/Simulink surroundings, for sure the SCR of having troubles in order to fulfill further trouble diagnoses. it can finish Matlab Simulation ahout electrical system1quickly and fulfill further trouble diagnoses. it will play an important role in the field of electric power & electron on equipment exploration and maintenance..

key words: Matlab; three-phase rectifier bridge; power electronics trouble

目录

1 引言 (2)

2 三相全控整流电路 (3)

2.1 整流器件 (3)

2.2 整流原理 (3)

2.2.1 触发脉冲 (4)

2.2.2 带电阻负载时的工作情况 (5)

2.2.3 带阻感负载时的工作情况 (8)

3 三相桥式全控整流电路仿真建模 (9)

3.1 仿真模块 (9)

3.1.1 交流电压源模块 (9)

3.1.2 选择开关 (9)

3.1.3 晶闸管的仿真模型 (10)

3.1.4 同步6脉冲触发器的仿真模型 (12)

3.1.5 常数模块参数的设置 (13)

3.1.6 通用桥设置 (13)

3.1.7 显示模块 (14)

3.2 三相全控整流电路的matlab仿真 (14)

3.2.1 带电阻负载的仿真 (14)

3.2.2 阻感负载的仿真 (16)

4 故障分析 (17)

5 结束语 (18)

1 引言

在电力、冶金、交通运输、矿业等行业，电力电子器件通常被用于电机变频调速、大功率设备驱动的关键流程之中，由于电力电子器件故障往往是致命性的、不可恢复的，

常导致设备的损毁、生产的中断，造成重大经济损失。因此，通过储存故障信息用以检测对比尤为重要，并且也是一种简单可行的测量方法。根据电力电路的实际运行情况可知，大多数故障表现为功率开关器件的损坏，其中以功率开关器件的开路和直通最为常见，本文通过仿真采集功率器件在开路时的各种波形，分析整流器件发生故障的种类，判断可能发生故障的器件。

2 三相全控整流电路

2.1 整流器件

晶闸管因其各方面的性能均明显胜过以前的汞弧整流器，自开发以来立即受到普遍欢迎，虽然在二十世纪八十年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件所取代，但是由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。电力电子技术的核心是电力变换也就是变流技术。通过对晶闸管等器件的控制从而实现电力变换。晶闸管整流是电力电子技术中最基础的变流技术，通过它可实现电流从交流到直流的转换。

2.2 整流原理

三相桥是应用最为广泛的整流电路，它是由两组三相半波整流电路串联而成的，一组为共阴极接线，另一组为共阳极接线，如图（1）所示。若工作条件相同，则负载电流Id1=Id2，如果将零线切断，不影响电路工作，成为三相桥式全控整流电路，如图（2）所示。

图1 三相半波共阴极组和共阳极组串联电路

阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组，阳极连接在一

起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极管。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，经分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。共阴极组正半周触发导通，共阳极组在负半周触发导通，在一个周期中变压器绕组中没有直流磁势，且每相绕组在正负半周都有电流流过，延长了变压器的导电时间，提高了变压器组的利用率。

2.2.1 触发脉冲

三相桥式全控整流电路任意时刻都有两个晶闸管同时导通从而形成供电回路，其中共阴极组和共阳极且各1个，且不能为同一相器件。触发脉冲相位依次关60度，同一相的上下两个桥臂即VT1与VT4,VT3与VT6,VT5与VT2脉冲相差180度；共阳极组VT4、VT6、VT2的脉冲相差120度，共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲也相差120度。

直流电压一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用宽脉冲触发或双脉冲触发，宽脉冲触发为脉冲宽度大于60度(一般取80度---100度)；双脉冲触发是在某个晶闸管触发的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60度，脉宽一般为20—30，双脉冲触发的电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小，宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱合，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利。虽可用去磁绕组改善这种情况，但又使触发电路复杂化。因此常用的是双脉冲触发。如图3