三相桥式全控整流电路地设计与仿真
三相桥式全控整流电路的设计
三相桥式全控整流电路的设计1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图的确定习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT 1、VT 3、 VT 5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT 4、VT 6、VT 2）称为共阳极组。
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，即共阴极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT 1、VT 3、VT 5， 共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT 4、VT 6、VT 2。
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT 1－VT 2－VT 3－VT 4－VT 5－VT 6。
此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V ，电阻R=10Ω，电感L 无穷大使负载电流连续。
其原理如图1所示。
1.2 主电路原理为说明此原理，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 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高的一个导通。
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低（或者说负得最多）的一个导通。
这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1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。
α=0o 时，各晶闸管均在自然换相点处换相。
由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。
在分析d u 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。
从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n 为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 1d u 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压2d u 为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压d u =1d u -2d u是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压 d u 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压d u 波形为线电压在正半周的包络线。
三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验
三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验背景三相桥式全控整流电路是一种常用的交流调直流电路，可以将交流电源转换为稳定的直流电源，常用于工业生产中的大型电动机驱动系统等。
因此，在电力电子课程中，对于三相桥式全控整流电路的掌握至关重要。
Simulink 是 MATLAB 的拓展模块，可用于系统级模拟和建模，并广泛应用于电力电子学、控制工程、通信和信号处理等领域。
在本文中，我们将介绍三相桥式全控整流电路 Simulink 仿真实验的建模和仿真过程。
实验目的1.了解三相桥式全控整流电路的基本原理和结构；2.掌握 Simulink 的建模方法和使用；3.了解整流电路控制方式，以及开环控制和反馈控制的优缺点；4.通过实验数据分析，验证反馈控制的优势。
实验原理三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路的基本原理如下图所示：三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路由三个交流源和六个晶闸管构成，晶闸管分别为 V1、V2、V3、V4、V5 和 V6，其中，V1 和 V6 为两端可控硅，V2 和 V4 为反向可控硅，V3 和 V5 为二极管。
通过对不同晶闸管的控制，可以将交流电源转换为稳定的直流电源。
Simulink 建模在 Simulink 中建立三相桥式全控整流电路模型的过程如下：1.创建模型首先，打开 MATLAB 并创建一个新的模型。
2.添加模块建立三相桥式全控整流电路模型，需要使用到 Simulink 的 SimPowerSystems 模块，因此需要在 Simulink 库中添加此模块。
具体方法为：在主界面上找到“Simulink 库浏览器”，然后在“SimPowerSystems”中选择需要使用的模块，如下图所示。
Simulink 库浏览器添加模块3.建立模型接着，我们开始建立模型。
首先，从 Simulink 库中拖拽“三相 AC Voltage Source”模块，然后拖拽“Three-Phase Controlled Rectifier”模块，连接二者，并设置模块的参数及输入信号。
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
三相桥式全控整流电路的设计与仿真目录第一章绪论 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计意义 (2)第二章设计总体思路 (3)2.1设计要求 (3)（1）设计指标 (3)2.2设计思路 (3)2.3基本原理 (4)2.4基本框图 (5)第三章单元电路设计 (5)3.1 主电路 (5)3.2 触发电路 (7)3.3 保护电路 (11)第四章电路分析与仿真 (14)4.1三相桥式全控整流电路 Matlab仿真电路图（阻感负载） (14)仿真电路图 (14)阻感负载仿真图 (15)总结 (19)附录 (20)1、主电路图 (20)2、触发电路图 (21)3、总电路图 (22)参考文献 (24)1第一章绪论1.1设计目的1、通过对三相桥式电路的设计,掌握整流电路的工作原理,提高我们的运用科学理论知识能力、工程实践能力2、通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。
1.2设计意义电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）和高效利用能源均至关重要。
我国目前仍旧是一个发展中的国家，尚处于前工业化阶段，传统产业仍然是我国国民经济的主力军，因此在近期或在较长一段时期内，传统产业的改造和发展将在很大程度上决定着我国经济的发展。
而电力、机械、冶金、石油、化工、交通运输是传统产业的重要支柱，这些产业技术水平的高低直接关系到我国工业基础的强弱。
毫无疑问，电力电子技术是提高这些产业技术水平的重要手段，它是对我国传统产业实现技术改造、建立自动化工业体系的关键应用技术。
下面就电力电子技术在国民经济各部门的应用进行简要讨论。
概括起来说，电力电子技术主要应用于电机调速传动、工业供电电源、电力输配电和照明四大方面。
自20世纪50年代末开始，电力电子技术在应用需求的推动下迅速发展成一门崭新的技术。
可以预见，在21世纪，电力电子技术2在现代化社会的建设中的应用将起着重要作用并得到飞跃性的发展。
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
本科课程设计专用封面设计题目：三相桥式全控整流电路的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时刻： 2012 年 06 月 17 日至 6 月 23 日完成设计日期： 2012 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见：__________………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………评阅教师签名：年月日三相桥式全控整流电路的设计与仿真一．设计要求1）完成三相桥式全控整流电路的设计与仿真；2）设计要求：输入：AC100V，50Hz；输出：100V，5A二．题目分析（1）电路组成：该电路为三相桥上全控整流电路，由变压器、六个晶闸管、电感和电阻组成。
（2）电路原理图：图1三相桥式全控整流电路的原理图（3）工作原理：将其中阴极连接在一路的3个晶闸管（VT一、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一路的3个晶闸管（VT4、VT六、VT2）称为共阳极组。
另外，适应上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管别离为VT一、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管别离为VT4、VT六、VT2。
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6，且相位依次相差120º。
整流输出电压Ud一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样。
电阻负载id波形与Ud波形形状一致。
而阻感负载时，当α＞60o时，阻感负载时的工作情形与电阻负载时不同。
电阻负载时，Ud波形不会出现负的部份，而阻感负载时，由于电感L的作用，Ud波形会出现负的部份，若电感L足够大，Ud中正负面积将大体相等，Ud平均值近似为零。
这表明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为0°~90°。
在以上分析中已经说明，整流输出电压Ud 的波形在一周期内脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉动进行计算即可。
电力电子技术课程设计——三相桥式全控整流电路的设计与仿真
第一章绪言1.1设计背景目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。
这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。
据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。
通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。
大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。
在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。
因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。
随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。
常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，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。
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
第一章绪言1.1设计背景目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。
这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。
据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。
通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。
大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。
在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。
因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。
随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。
常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，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。
三相桥式全控整流电路仿真建模分析
三相桥式全控整流电路仿真建模分析一、三相桥式全控整流电路（电阻性负载）工作原理1.电路的结构与1.1电路结构[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//6GE%5BHDCV FE7KB9SMYR%5B338.jpg?forcedownload=1|alt]]1.2 工作原理在wt1~wt2区间：u相电压最高，VT1被触发导通，v相电压最低，VT6被触发导通，加在负载上的输出电压ud=Uu-Uv=Uuv。
在wt2~wt3区间：u相电压最高，VT1被触发导通，w相电压最低，VT2被触发导通，加在负载上的输出电压ud=Uu-Uw=Uuw。
在wt3~wt4区间：v相电压最高，VT3被触发导通，w相电压最低，VT2被触发导通，加在负载上的输出电压ud=Uv-Uw=Uvw。
在wt4~wt5区间：v相电压最高，VT3被触发导通，u相电压最低，VT4被触发导通，加在负载上的输出电压ud=Uv-Uu=Uvu。
在wt5~wt6区间：w相电压最高，VT5被触发导通，u相电压最低，VT4被触发导通，加在负载上的输出电压ud=Uw-Uu=Uwu。
在wt6~wt7区间：w相电压最高，VT5被触发导通，v相电压最低，VT6被触发导通，加在负载上的输出电压ud=Uw-Uv=Uwv。
1.3基本数量关系a.输出电压平均值当α<=60度时，Ud=1.35*U21*cosα当α>60度时，Ud=2.34*U2*【1+cos(π/3+α）】2.建模模型建立如下图[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//%7B%24311XP MD%28%401%7DE1I6F3M0%295.jpg?forcedownload=1|alt]]2.1模型参数设置a.交流电源参数电源1[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//dianyuan1.jpg?f orcedownload=1|alt]]电源2[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//2.jpg?forcedown load=1|alt]]电源3[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//3.jpg?forcedown load=1|alt]]b.同步脉冲信号发生器参数触发器1[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//a.jpg?forcedown load=1|alt]]触发器2[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//b.jpg?forcedown load=1|alt]]触发器3[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//c.jpg?forcedown load=1|alt]]触发器4[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//d.jpg?forcedown load=1|alt]]触发器5[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//e.jpg?forcedown load=1|alt]]触发器6[[image:http://10.2.3.67/moodle/pluginfile.php/4106/mod_wiki/attachments/150//f.jpg?forcedown load=1|alt]]c.示波器参数示波器五个通道信号依次是：①电源电压Vabc；②负载两端电压Ud；③通过晶闸管VT1电压UT1；④通过晶闸管VT1电流IT1；⑤通过负载电流Id。
三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验
基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告13351040 施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图：图1图21、带电阻负载时当a≤60°时，电压波形均连续，对于电阻负载，电流波形与电压波形形状相同，也连续。
当a>60°时，电压波形每60°中的后一部分为零，电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。
分析可知α角的移相范围是0°--120°。
2、带阻感负载时a≤60°时，电压波形连续，输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似，但得到的负载电流波形却有差异。
电容的容值越大电流波形就越平缓，近于水平直线。
a >60°时，电压波形则出现负值，是因为环流的作用使得电压反向。
分析可知α角的移相范围是0°--90°。
二、仿真过程与结果：设置三个交流电压源Va，Vb，Vc相位差均为120°，得到桥式全控的三相电源。
6个信号发生器产生整流电路的触发脉冲，六个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序依次给出，相位差依次为60°。
设置电源频率为50Hz：三、仿真结果1、带电阻负载：R=100Ω，无电容（1）α=0°时各波形如下：（2）α=30°各波形如下：（3）α=60°各波形如下：（4）α=90°各波形如下：2、带阻感负载：R=100Ω，H=1H （1）α=0°各波形如下：（2）α=30°各波形如下：（3）α=60°各波形如下：（4）α=90°各波形如下：（可以看到，和理论符合得很好，说明各参数设置合理，电路的工作状态接近于理想情况）实验总结：通过此次仿真实验，让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻，反正就是熟能生巧，然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。
三相桥式全控整流电路仿真实验报告
三相桥式全控整流电路仿真实验报告实验报告书实验项目：三相桥式全控整流及实验所属课程: 电力电子技术基础面向专业: 自动化学院(系): 物理与机电工程学院自动化系实验室: 电机与拖动代号: 4262012年 10 月 20 日一、实验目的：1．熟悉MCL-01, MCL-02组件。
2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。
第 2 页二、实验内容：1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。
三、实验主要仪器设备：1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—01组件。
3．MCL—02组件。
4．MEL-03可调电阻器。
5．MEL-02芯式变压器6．二踪示波器7．万用表三相桥式全控整流及有源逆变电路实验线路图及接线图五、实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式：三相桥式全控整流电路的原理一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
（2）对触发脉冲的要求：1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。
2)共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。
3)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。
（3）Ud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。
（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。
在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。
电力电子技术三相桥式全控整流电路仿真实验
电力电子技术三相桥式全控整流电路仿真实验实验目的掌握三相桥式全控整流电路仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。
理解三相桥式全控整流电路的工作原理及仿真波形。
实验设备：MA TLAB/Simulink/PSB实验原理三相桥式全控整流电路如图3-1所示。
u2为电源电压，ud为负载电压，id为负载电流，uVT为晶闸管阳极与阴极间电压。
图3-1 三相桥式全控整流电路实验内容启动Matlab，建立如图3-2所示的三相桥式全控整流电路结构模型图。
图3-2 三相桥式全控整流电路模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8、3-9所示。
图3-3 交流电压源V a模块参数图3-4 交流电压源Vb模块参数图3-5 交流电压源Vc模块参数图3-6 同步脉冲发生器模块参数图3-7 触发脉冲控制角常数设置图3-8 触发脉冲封锁常数设置图3-9 负载模块参数系统仿真参数设置如图3-10所示。
图3-10 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到控制角为30º时，电源电压、触发信号、负载电流、负载电压的仿真波形，如图3-11所示。
图3-11 控制角为30º时的仿真波形（带电阻性负载）改变同步脉冲发生器模块的控制角，即可得到不同工作情况下的仿真波形。
例如将晶闸管控制角取为60º，即将触发脉冲控制角常数设置为60，此时的仿真波形如图3-12所示。
图3-12 控制角为60º时的仿真波形（带电阻性负载）改变串联RLC分支模块的参数即可改变负载类型。
例如，设置负载模块的参数R=10Ω，L=0.04H，电容为inf，即为阻感性负载，当晶闸管控制角取为45º（将触发脉冲控制角常数设置为45）时的仿真波形如图3-13所示。
图3-13 控制角为45º时的仿真波形（带阻感性负载）同理，在带阻感性负载的情况下，改变固定时间间隔脉冲发生器模块的初始相位角即可得到不同工作情况下的仿真波形。
(完整word版)三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验
基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告 13351040 施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图：图1图21、带电阻负载时当a≤60°时，电压波形均连续，对于电阻负载，电流波形与电压波形形状相同，也连续。
当a>60°时，电压波形每60°中的后一部分为零，电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。
分析可知α角的移相范围是0°--120°。
2、带阻感负载时a≤60°时，电压波形连续，输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似，但得到的负载电流波形却有差异。
电容的容值越大电流波形就越平缓，近于水平直线。
a >60°时，电压波形则出现负值，是因为环流的作用使得电压反向。
分析可知α角的移相范围是0°--90°。
二、仿真过程与结果：设置三个交流电压源Va，Vb，Vc相位差均为120°，得到桥式全控的三相电源。
6个信号发生器产生整流电路的触发脉冲，六个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序依次给出，相位差依次为60°。
设置电源频率为50Hz：三、仿真结果1、带电阻负载：R=100Ω，无电容（1）α=0°时各波形如下：（2）α=30°各波形如下：（3）α=60°各波形如下：（4）α=90°各波形如下：2、带阻感负载：R=100Ω，H=1H （1）α=0°各波形如下：（2）α=30°各波形如下：（3）α=60°各波形如下：（4）α=90°各波形如下：（可以看到，和理论符合得很好，说明各参数设置合理，电路的工作状态接近于理想情况）实验总结：通过此次仿真实验，让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻，反正就是熟能生巧，然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。
三相桥式全控整流电路的仿真与应用
： Ｉ 二 －ｌ
二ｌ＿¨ｌ¨＿ ……－·· ·…－ ……
… … ……
： 二 ｉ ≥≥ ……· … …· ……－
二 斡： …二 三三三： 三三：： 三三三： 三三三： ：塞三： 三三三 三三三 三三三：除三三三 兰三
ｉ
ｉ
ｉ
ｉ
９．５５
９．６５
９．７０
数 字 频 率／ｒａｄ
图 １是三 相桥 式 全控 整 流 电路 的原 理 图 ，电 路包 括共 阴极 组 、共 阳极 组 、负 载 和 变压 器 ，共 有 ６个 晶闸管 工作 ，它们 均 为 半 控器 件 ，需 要 设 计 触 发 电路才 能 导 通 ，其 中与共 阴极 组 和 阴极 相 连 的 命名 为 ＶＴ 、ＶＥ 、ＶＴ ，与 共 阳极 组 和 阳极 相 连 的 命 名为 ＶＴ：、ＶＴ 、Ｖ１ｒ６ ～ 。电路 在工 作 状态 下共 阴极 组 和 共 阳 极 组 各 有 一 个 晶 闸 管 处 于 导 通 状 态 ，晶 闸管 脉 冲按 ＶＴ －ＶＴ：一ＶＴ３一ＶＴ －ＶＴ 一ＶＴ 一ＶＴ 的顺 序依 次 导 通 ，相 位 依 次 相 差 ６０。。共 阴极 组 ＶＴｌ、ＶＴ３、ＶＴ５以 及 共 阳极 组 ＶＴ 、ＶＴ４、ＶＴ６的 脉 冲依 次 相 差 １２０。。同 一 相 的 上 下 两 个 桥 臂 ，即 ＶＴ 与 ＶＴ ，ＶＴ２与 ＶＬ ，Ｖ１ｒ３与 ＶＴ 的脉 冲 相 差
效 控 制 。
关 键 词 三 相 桥 式 全控 整 流 电路 电路 分 析 电动 挖 掘 机 整 流控 制 电路
中 图 分 类 号 ＴＨ８９；ＴＭ７４３
文 献 标 识 码 Ａ
文 章 编 号 １０００—３９３２（２０１８）０３—０２１２￣５
整流 电路 的作 用是 将交 流 电能 转换 为直 流 电 能并 供给 直流 用 电设 备 … 。 目前 常见 的 整流 电路 主要 由滤 波器 、变 压器 等 电子元 件组 成 ，在发 电机 励磁 和 电镀 电解 、电 动 机 的调 速 等 领 域 都 有 广泛 应用 “ 。笔 者首 先 分析 三相 桥式 全 控 整流 电路 的工 作原 理 ，并 在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环 境 下 进 行 建 模 和仿真 ，在 理论 和仿 真分 析 的指导 下 ，对 电动挖 掘机 的发 电机组 进 行 技 术 改 造 ，将 三 相 桥 式 全 控 整 流技术 应用 到发 电机供 电系 统 中。 １ 工 作 原 理
三相桥式全控整流电路仿真建模分析报告
新能源与动力工程学院论文电能质量分析与控制专业电力工程与管理班级1101班渊琴学号201110822指导教师董海燕2014年10 月目录摘要1概述11 三相桥式全控整流电路(纯电阻负载)21.1电路的结构与工作原理21.2建模21.3仿真结果与分析31.4 FFT分析51.5小结92三相桥式全控整流电路(阻感性负载)102.1电路的结构与工作原理102.2建模112.3仿真结果与分析112.4 FFT分析132.5小结17参考文献18三相桥式全控整流电路仿真建模分析摘要整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。
它在直流电机的调速、发电机的激励调节电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路主要有主电路、滤波器、变压器组成。
20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路和负载之间，用于滤除波动直流电压中的交流部分。
整流电路的种类有很多，半波整流电路、单项桥式半控整流电路、单项桥式全控整流电路、三项桥式半控整流电路、三项桥式全控整流电路。
关键词：整流、变压、触发、电感概述在电力系统中，电压和电流应是完好的正弦波．但是在实际的电力系统中，由于非线性负载的影响，实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电力输配电系统与附近的其它电气设备带来许多问题，因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。
随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染．电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变．目前，随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高，各种新型电力电子变流装置不断涌现，特别是用于交流电机凋速传动的变频器性能的逐步完善，为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景．相关资料表明，电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于10％的速度递增，同时，由这类装置所产生的高谐谐波约占总谐波源的70％以上。
三相桥式全控整流电路地设计与仿真
三相桥式全控整流电路的设计与仿真一．设计要求1）完成三相桥式全控整流电路的设计、仿真；2）设计要求：输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，要求输出直流电压60V~200V，计算其主开关器件所承受的最大正反向电压，器件的额定电流，并建立合适的仿真模型，对主电路进行仿真。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
二．题目分析三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。
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（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2）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。
根据要求的输入电压值与输出的电压围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
再用Multisim软件进行仿真，调试，得到仿真图形。
1．主电路图原理图图一主电路原理图2.三相桥式全控整流电路的特点及其要求：一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
①两管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。
②对触发脉冲的要求：a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60︒。
b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120︒，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120︒。
c.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︒。
U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。
三相全控桥式整流电路的建模与仿真
学号控制系统仿真大作业三相全控桥式整流电路的建模与仿真绪论 (1)三相全控桥式整流电路的建模和仿真 (2)三相全控桥式整流电路工作特点 (2)实验步骤 (3)（1）设计电路图 (3)（2）仿真和输出 (6)结论 (10)参考文献 (11)绪论（1）MATLAB基础概述MATLAB是由美国MathWorks公司发布的面向科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模与仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中。
可以说，MATLAB的出现，将数值计算和系统仿真技术与应用带入到了一个全新的阶段。
MATLAB软件和工具箱（TOOLBOX）以及Simulink仿真工具，为控制系统的计算与仿真提供了强有力的支持。
（2）Simulink基础知识Simulink是MATLAB软件的扩展，是一个实现动态系统建模和仿真的软件包，它的出现给控制系统分析与设计带来了极大的方便，它有两个主要功能：Simu（仿真）和Link(连接)，即该软件可以利用鼠标在模型窗口搭建出所需要的控制系统模型，然后对系统进行方针和分析。
Simulink与MATLAB语言的主要区别在于：它与用户交换接口是基于Windows的模型化图形输入的，从而使用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建而非语言的编程上。
所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本系统模块，用户只需要知道这些模块的输入、输出及模块的功能，而不必知道模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们按要求连接起来就可以构成所需的系统模型（保存为.mdl文件），进而进行仿真和分析。
（3）系统建模和分析本次利用MATLAB/Simulink对三相全控桥式整流电路进行建模和分析。
三相全控桥式整流电路的建模和仿真三相全控桥式整流电路工作特点三相全控桥式整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它可以看做是三相半波共阴极接法（VT1，VT3，VT5）和三相半波共阳极接法（VT4，VT6，VT2）的串联组合，如图2-1所示。
三相桥式全控整流电路仿真与分析
1三相桥式全控整流电路（电阻性负载）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 。
如图1-1VT4VT6VT2TR图1 . 三相桥式全控整流电路原理图（电阻性负载）工作原理：1）在ωt1-ωt2区间，有Uu ＞Uv ，Uu ＞Uw ，U 相电压最高，VT1承受正向电压， 在ωt1时刻触发VT1导通，导通角θ=120°，输出电压Ud=Uu 。
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。
2）在ωt2-ωt3区间，有Uv ＞Uu ，V 相电压最高，VT2承受正向电压，在ωt2时 刻触发VT2导通，Ud=Uv 。
VT1两端电压Ut1=Uu-Uv=Uuv ＜0，晶闸管VT1承受反向电压关断。
3）在ωt3-ωt4区间，有Uw ＞Uv ，W 相电压最高，VT3承受正向电压，在ωt3 时刻触发VT3导通，Ud=Uw 。
VT2两端电压Ut2=Uv-Uw=Uvw ＜0，晶闸管 VT2承受反向电压关断。
在VT3导通期间VT1两端电压Ut1=Uu-Uw=Uuw ＜0。
这样在一个周期内，VT1只导通120°，在其余240°时间承受反向电 压而处于关断状态。
1.2仿真建模及参数设置根据原理图用matalb 软件画出正确的三相桥式全控整流电路（电阻性负载）仿真电路图如图1-2所示：Continuous pow erguiv+-Voltage Measurement3v+-Voltage Measurement2v+-Voltage Measurement1v +-Voltage Measurementg A B C+-Universal Bridgealpha_degAB BC CA BlockpulsesSynchronized 6-Pulse Generator+Series RLC BranchScopei +-Current Measurement3i+-Current Measurement2i +-Current Measurement1i +-Current Measurement0Constant130ConstantAC Voltage Source3AC Voltage Source2AC Voltage Source1图2三相桥式全控整流电路仿真模型（电阻性负载）图3三相桥式全控整流电路仿真模型（谐波分析）脉冲参数：振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。
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三相桥式全控整流电路的设计与仿真一．设计要求1）完成三相桥式全控整流电路的设计、仿真；2）设计要求：输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，要求输出直流电压60V~200V，计算其主开关器件所承受的最大正反向电压，器件的额定电流，并建立合适的仿真模型，对主电路进行仿真。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
二．题目分析三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。
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（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2）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。
根据要求的输入电压值与输出的电压围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
再用Multisim软件进行仿真，调试，得到仿真图形。
1．主电路图原理图图一主电路原理图2.三相桥式全控整流电路的特点及其要求：一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
①两管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。
②对触发脉冲的要求：a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°。
b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°。
c.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°。
③U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。
d④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）。
⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
三．主电路设计、元器件选型及计算：1. 主电路仿真图用的是Multisim软件进行仿真图二主电路仿真图2.根据设计要求具体参数的确定设计要求：输入AC3*110V ，50Hz ，输出电流连续，阻感负载，电阻为30欧，要求输出直流电压60V~200V 。
整流输出电压d U 的波形在一周期脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉冲进行即可。
此外，以线电压的过零点 为时间坐标的零点，于是可得到当整流输出电压连续时（及带阻感负载时）的平均值为αωωπαπαπcos 34.2)(sin 63123232d U t td U U ==⎰++所以，晶闸管承受的最大正、反向电压为变压器二次线电压峰值，即：22=236 2.45110269.5F U U U U V =⨯==⨯=M RM晶闸管电流有效值即为变压器二次电流：根据计算结果，所以选取 c233m 型号晶闸管。
因为wLR >> ，再根据仿真中的最佳效果，所以选取电感值为180mH 。
四．主电路仿真分析 1. 仿真电路220.8163VTd dI I I I ===dd U I R=图三仿真主电路图2.阻感负载，a=0时工作情况图四a=0时晶闸管U VT波形图五a=0时负载电压U d波形定量分析αωωπαπαπcos34.2)(sin63123232dUttdUU==⎰++所以，2=2.34cos 2.34110257.4dU U a V=⨯=因为dU>200V ，所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角时的要求1257.4200RV VR R⨯=+所以1R=8.61Ω则输出电流的平均值为d1257.46.6738.61dUI AR R===+3.阻感负载，a=30时工作情况图六a=30时晶闸管VTU的波形图七a=30时负载电压dU的波形定量分析αωωπαπαπcos34.2)(sin63123232dUttdUU==⎰++所以，23=2.34cos 2.341102232dU U a V=⨯⨯=因为dU>200V，所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角的要求2223200RV VR R⨯=+得2R =3.45Ω 则输出电流的平均值为d 22236.6733.45d U I A R R ===+4. 阻感负载，当a=60时工作情况图八 a=60时晶闸管U VT 的波形图九 a=60时负载电压U d 的波形定量分析αωωπαπαπcos 34.2)(sin 63123232d U t td U U ==⎰++所以 ，21=2.34cos 2.34110128.72d U U a V =⨯⨯=60V<d U <200V 输出电流的平均值为d 128.74.2930d U I A R ===5. 阻感负载，当a=90时工作情况图十a=90时晶闸管VT U 的波形图十一 a=90时负载电压d U 的波形定量分析αωωπαπαπcos 34.2)(sin 63123232d U t td U U ==⎰++得，=0d U60d U V <，所以a 不能调到90。
由2=2.34cos 60d U U a V ≥ 得 ，为确保输出电压围在60—200V 之间， 调节a 角不能超过76.5，并要串联个大于8.61Ω的电阻。
五．控制电路设计晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a 的大小即控制触发脉冲起始相位来 控制输出电压大小。
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a 的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。
可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。
晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。
此处就是采用集成触发产生触发脉冲。
KJ004组成分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。
3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大,即可得到完整的三相全控桥触发电路,如下图所示:123456图十二控制电路原理图六．设计总结为时五天的课程设计，不仅让我获得了新的知识，巩固了已有的知识，而且更让我明白了什么事情都要亲力亲为后方知其不容易。
此次课程设计当老师布置题目后，我头脑中的第一闪念是很简单，不用花太多的时间和精力。
但当我真的着手去做时，我却一路遇到种种麻烦，把人弄得焦头难额。
不过最后通过静心调整、咨询同学、求助老师，终于还是完成了此次的课程设计。
在此次设计中遇到的问题主要有：1.仿真时对a的调节，我先前采用的是对六个晶闸管延迟时间的调整，但不知怎的始终不能得到理想的波形，以为是晶闸管的问题，换了无数种晶闸管后问题却依旧存在。
但通过无数次的尝试我终于找到了一种调节a值的方法，就是对三相电源的延迟时间进行调节。
如三相电源的延迟时间设为3.333ms就相当于a的值为30度；三相电源的延迟时间设为5ms就相当于a的值为0度。
2.仿真时对触发信号源的选择，先前选择的是电源触发信号，但在使用中得到的结果并不理想，通过多次尝试以及翻阅资料最后选择了电流触发信号。
3.阻感负载，a=90度时产生的波形与理想波形始终存在较大差异，通过多次的尝试、调节，仍存在着一些差异。
参考文献：[1] 王兆安编著.电力电子技术.:机械工业,2004年5月.[2]黄智伟编著.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析.：电子工业，2008年1月.。