三相交流调压电路的MATLAB仿真

三相交流调压电路的MATLAB仿真

根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路句有多种形式。本次仿真主要是对星形联结电路的工作原理和特性进行分析。

通过对三星交流调压电路图（图1）分析可得，任一相在导通时必须和另一相构成回路。因此和三相桥式全控整流电路一样，电流流通路径中有两个晶闸管，所以应采用双脉冲或宽脉冲触发。三相的触发脉冲应依次相差120°，同意向的两个反并联的晶闸管触发脉冲应相差180°。因此和三相桥式全控整流电路一样，触发脉冲顺序也是VT1~VT6，依次相差60°。

图1 三星交流调压电路图

（注：本次仿真的触发延迟角与《电力电子技术》课本中的定义不同，仿真中是以晶闸管承受正向电压为起点的，即与三相桥式去看整流电路中触发角定义相同。）

1．建立仿真模型

建立一个仿真模型的文件，按照三相桥式全控整流电路的原理图，从电力系统模型（SimPowerSysterms）中选取适合的模型放到仿真平台上，并将各模块连接起来，组成仿真电路模型，如图2，3所示。

图2 采用晶闸管的三相交流调压电路电阻负载仿真模型

图3 三相交流调压电路电阻负载仿真模型子系统

此次仿真，为了使仿真图形简化，是模型的结构清晰，层次分明，因此对复杂系统的仿真采用了子系统模型。

2．模型参数设置

1）三相电源。对称正弦交流电，幅值为√2*220V，频率为50Hz，Ua,Ub,Uc初始相位分别为0°，-120°，120°。

2）晶闸管,电压测量，与实时数字显示等均采用默认设置。

3）常量输入模块。常量值，输入设置为0，输入端Block是触发器模型的使能端，只有当此端置“0”时，才能输出脉冲。

Alpha为相移控制角给定信号，单位为（°）。这个值根据仿真需要进行设置。

4）三项测量模块V-I Measurement。电压测量设置为phase-to-phase，即线电压。电流测量设置为yes。

5）三相负载模块。R=1Ω。

6）同步6脉冲发生器。频率设置为50Hz，脉冲宽度设置为10°，并选择用双脉冲。

8）仿真参数设置。仿真开始时间为0s，停止时间为0.06s。数值算法采用ode23tb，其它采用默认参数。

3．模型仿真及仿真结果

设置好各参数后，启动仿真，仿真结果如下。

自上而下依次测量的是：晶闸管VT1的电流，电压源输出三相电压Uabc，三相电阻负载a相支路承受的相电压，最后的波形是同步6脉冲发生器发出的脉冲信号波形。

另外，仿真模型中的两个数字实时显示器显示的扽别是三相电压源线电压Uab输出的有效值和经过整流后负载所承受的线电压Ua b1的有效值。

在任一时刻，可能是三相中各有一个晶闸管导通，这时负载相电压就是电源相电压;也可能两相中各有一个晶闸管导通，另一相不导通，这时导通相的负载相电压是电源线电压的一半。根据任一时刻有一个晶闸管导通的个数以及半个周波内电流是否连续，可将0°~120°，330°~360°的移相范围分为如下三个阶段：

1）－30°~30°范围内，电路处于三个晶闸管导通和两个晶闸管导通的交替状态。每个晶闸管导通角度为150°－α。但α=－30°即α=330°时市一中特殊情况，一直是三格晶闸管导通。

图4 α=0°时的波形Uab=381V 图5 α=30°时的波形Uab=381.1V

Uab1=371.1V Uab1=318.9V

图4 α=60°时的波形Uab=381.3V 图5 α=90°时的波形Uab=381.1V

Uab1=206.5V Uab1=78.71V

2）30°~ 60°范围内，任一时刻都是两个晶闸管导通，每个额晶闸管导通角度为120°。

3）60°~ 120°范围内，电路处于两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态，免费个晶闸管导通角度为240°－2α，而且这个导通角度被分为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占120°－α。

图6 α=120°时的波形Uab=381.7V 图7 α=90°时的波形Uab=381V

Uab1=0.346V Uab1=379.3V