三相桥式全控整流电路

目录摘要 (1)Abstract (2)第一章设计目的与要求 (3)1.1设计要求 (3)1.2设计目的 (3)第二章主电路设计与元件参数选型 (4)2.1主电路设计 (4)2.2元件参数选型 (5)第三章系统建模与仿真 (7)3.1元件提取 (7)3.2MATLAB建模过程 (7)3.3MATLAB仿真模型 (9)3.4MATLAB中元件参数 (10)3.5MATLAB中遇到的问题 (13)第四章仿真结果分析 (14)4.1电阻负载仿真 (14)4.2电阻电感负载仿真 (16)第五章设计小结 (20)第六章参考文献 (21)摘要整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。

大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。

整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。

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。

滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。

变压器设置与否视具体情况而定。

变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。

整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。

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AbstractRectifier circuit is to convert AC power to DC power circuits. Most of the rectifier circuit by the transformer,Such as rectifying the main circuit and filter. It is widely used in the governor, excitation regulator generator, electrolysis, electroplating and other areas of DC motor. Rectifier circuit usually consists of a main circuit, a filter and a transformer. After the 1970s, the main circuit composed by multi-rectifier diodes and thyristors. A filter connected between the main circuit and the load, for filtering the pulsating DC voltage of the AC component. Transformers set or not, as the case may be. Transformer action is to achieve electrical isolation AC input matching circuit and the AC mains voltage rectifier and DC output voltage between between (to reduce interference and failure affecting the circuit between the electrical grid). There are many types of rectifier circuit, there is a half-wave rectifier circuit, single-phase half-bridge rectifier circuit, single-phase bridge rectifier circuit full-controlled, three-phase half-bridge rectifier circuit, three-phase bridge controlled rectifier circuit.Design of a three-phase bridge MATLAB simulation analysis and failure fully controlled rectifier circuit. Fully controlled three-phase bridge rectifier circuit to be analyzed using SimPowerSystems Matlab / Simulink simulation environment collecting power devices of various waveforms at the open, according to the rectifier output waveform analysis of the type of failure, determine the type of failure, to determine thyristor failure to achieve further troubleshooting. The electrical system using matlab library can quickly complete the three-phase rectifier circuit fault simulation, can give a preliminary judgment on the fault type determined by analysis of the development of power electronic devices, use and maintenance of great practical significance.Keywords: Matlab; three-phase rectifier bridge ;power electronics failure第一章设计目的与要求1.1设计目的1.培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料；2.培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；3.通过电力电子课程中三相桥式全控整流电路的设计，掌握三相桥式全控整流电路的工作原理，综合运用所学知识，提高三相桥式全控整流电路和系统设计的能力；4.培养运用知识的能力和工程设计的能力；5.提高课程设计报告撰写水平；6.掌握用MATLAB仿真电力电子电路。

1.2设计要求在MATLAB软件中的Simulink平台下搭建三相全桥可控整流电路，并结合书本相关内容对其工作原理、性能，以及输入输出波形进行分析。

1.制定设计方案；主电路设计及主电路元件选择；驱动电路和保护电路设计及参数计算；器件选择；绘制电路原理图；总体电路原理图及其说明；2.熟悉matlab/simulink/power system中的仿真模块用法及功能；根据设计电路搭建仿真模型；设置参数并进行仿真；给出不同触发角时对应电压电流的波形；3.熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务；掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断；能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理；广泛收集相关技术资料。

第二章主电路设计与元件参数选型2.1主电路原理三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路。

完整的三项式全控整流电路由整流变压器，6 个桥式连接的晶闸管，负载，触发器，和同步环节组成，三相桥式全控整流原理电路如图 2-1。

图2-1三相桥式全控整流原理电路6个晶闸管以次相隔 60°触发，将电源交流电整流为直流电。

三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或者宽脉冲触发方式，以保证在每一个瞬间都有两个晶闸管同时导通（上桥臂和下桥臂各一个）。

整流变压器采用三角形/星形连结是为减少3的整流倍数次谐波电流对电源的影响。

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VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。

编号如图示，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。

宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。

接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，当α=O 时，输出电压Ud 一周期内的波形是6个线电压的包络线。

输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l 倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。

同理，三相半波整流电路称为3脉动整流电路。

α>0时，Ud 的波形出现缺口，随着α角的增大，缺口增大，输出电压平均值降低。

当α=2π／3时，输出电压为零，所以电阻性负载时，α的移相范围是O ～2π／3；当O≤α≤π／3时，电流连续，每个晶闸管导通2π／3；当π／3≤α≤2π／3时，电流断续，个晶闸管导通小于2π／3。

23α=π／3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。

2.2元件参数选型1.当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a ≤60︒时）的平均值为：αωωπαπαπcos 34.2)(sin 63123232d U t td U U ==⎰++2.带电阻负载且a >60︒时，整流电压平均值为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡++==⎰+)3cos(134.2)(sin 63232d απωωππαπU t td U U 输出电流平均值为 ：I d =U d /R 3.晶闸管额定电流、额定电压的选择：（1）晶闸管承受最大正向电压为，为变压器二次线电压峰值，即22 2.45*100245U V ====RM（2）晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即2141.4FM U V V ===（3）输出电压Ud 为0~200V ，负载电阻R=2Ω，输出负载电流为：2001002d d U I A R ===（4）晶闸管上流过电流为：257.8d I I A ==选用晶闸管时，额定电压要留有一定裕量通常取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。