三相电压型PWM整流器及仿真

电力电子课程设计课程设计报告

题目三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

2015年 1 月6 日

摘要：叙述了建立三相电压型PWM 整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强

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大的MATLAB 软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。关键词：整流器；PWM ；simulink

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目录

一任务书 (1)

1.1 题目 (1)

1.2 设计内容及要求 (1)

1.3 报告要求 (1)

二基础资料 (2)

2.1 三相桥式电路的基本原理 (2)

2.2 整流电路基本原理 (6)

2.3 pwm 控制的基本原理 (9)

2.4 PWM 整流器的发展现状........................................ 1..0...三设计内容........................................................... 1..1

3.1 仿真模型...................................................... 1..1

3.2 各个元件参数.................................................. 1..5

3.3 仿真结果...................................................... 1..7

3.4 结果分析...................................................... 1..9

四总结............................................................... 2..0

五参考文献........................................................... 2..0

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任务书

1.1 题目

三相电压型PWM 整流器仿真

1.2 设计内容及要求

设计三相电压型PWM 整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB 软件搭建其仿真模型并验证。

设计要求(pwm 整流器仿真模型参数):

(1) 交流电源电压600V ，60HZ

(2) 短路电容30MVA

(3) 外接负载500kVar ，1MW

(4) 变压器变比600/240V

(5) 0.05s 前，直流负载200kw ，直流电压500V ，0.05s 后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。

1.3 报告要求

(1) 叙述三相桥式电路的基本原理

(2) 叙述整流电路基本原理

(3) 叙述pwm 控制的基本原理

(4) 记录参数(截图)

(5) 记录仿真结果，分析滤波结果

(6) 撰写设计报告

(7) 提交程序源文件

二基础资料

2.1 三相桥式电路的基本原理

在三相桥式电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是a。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。

为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6 ，晶

闸管是这样编号的：晶闸管KP1和KP4接a相，晶闸管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。

晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。

为了搞清楚a变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析a =0的情况，也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图

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图1二相桥式全控整流电路

为了分析方便起见，把一个周期等分 6 段（见图2）。

在第（1 ）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经KP1 流向负载，再经KP6流入b相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b 相电流为负。加在负载上的整流电压为

ud=ua-ub=uab

经过60。后进入第［2）段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管KPl继续导通，但是c相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2，电流即从b相换到c相，KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c 相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为

ud=ua-uc=uac

再经过60°，进入第［3）段时期。这时 b 相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管KP3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc 两相工作，在负载上的电压为

ud=ub-uc=ubc

余相依此类推。

2.2 整流电路基本原理

整流电路分为半波整流、全波整流和桥式整流，下面依次介绍。

(1) 半波整流

半波整流电路是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B、整流二极管

D和负载电阻Rfz，组成。变压器把市电电压(220V)变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。变压器砍级电压e2，是一个方向和大小

都随时间变化的正弦波电压。在0~K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在n ~2 n时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正；上端为负。这是D承受反向电压，不导通，Rfz上无电压。在2 n~3 n时间内，重复0~ n时间的过程，而在 3 n~4 n时间内，又重复n ~2 n时间的过程……这样反复下去，交流电的负半周就被“削”掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向的电压，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。

这周除去图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整流是以牺牲一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低，因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。

(2) 全波整流如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。

全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组成的。变压器次级线圈中间