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1、实验六：三相桥式全控整流电路（一）实验目的1.掌握实验电路的工作原理和关键波形；2.分析不同参数设置对仿真结果的影响（二）实验原理在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是。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
2、，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。 为了搞清楚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=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。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K
3、Pl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。由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出：1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必
4、须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120。3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180。4. 三相桥式全控整流电路每隔60有一个晶闸管要换流，由上一
5、号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1234561，依次下去。相邻两脉冲的相位差是60。5.由于电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。为了达到这个目的，可以采取两种办法；一种是使每个脉冲的宽度大于60（必须小于120），一般取80100，称为宽脉冲触发。另一种是在触发某一号晶闸管时，同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲，相当于两个窄脉冲等效地代替大于60的宽脉冲。这种方法称双脉冲触发。6.整流输出的电压，也就是负载上的电压。整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形，实际上都属于线电压，波头
6、uab，uac，ubc，uba，uca，ucb均为线电压的一部分，是上述线电压的包络线。相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上，故线电压的交点同样是自然换相点，同时亦可看出，三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次，脉动频率为6 50=300Hz，比三相半波时大一倍。7晶闸管所承受的电压。三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通，其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。例如在第(1)段时期，KP1和KP6导通，此时KP3和KP4,承受反向线电压uba=ub-ua。KP2承受反向线电压ubc=ub-uc。KP5承受反向线电压uca=uc-ua。晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。当
7、从零增大的过程中，同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也是线电压的峰值。（三）实验内容1.在MATLAB/Simulink中构建三相桥式全控整流电路； 2.测量不同触发角下输入、输出电压波形，输出电流波形，分析电阻负载和阻感负载波形的区别。（四）实验过程与结果分析1仿真系统MATLAB平台2仿真参数三相电源分别设置为Va：220V,相位角为0度，Vb：220V,相位角为-120度，Vc:220V,相位角为+120度，频率都设为50Hz。脉冲发生器频率设为50，宽度为10。Universal Bridge中桥臂设为3。纯电阻负载时电阻为10欧，阻感负载时电阻为10欧电感为1H。触发角分别为00，
8、300，600，900。3仿真波形与分析三相桥式全控型整流电路仿真模型如下：图3. 三相桥式全控型整流电路仿真模型（1）纯电阻性负载时不同触发角下的仿真波形如下：图4.三相桥式全控整流电路电阻负载=0时的波形图5.三相桥式全控整流电路电阻负载=30时的波形图6.三相桥式全控整流电路电阻负载=60时的波形图7.三相桥式全控整流电路电阻负载=90时的波形波形分析：对于纯电阻性负载，当触发角小于等于90时，Ud波形均为正值，直流电流Id与Ud同相，所以直流电流波形和直流电压波形一样。随着触发角增大，在电压反向后管子即关断，所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角大于60
9、后Ud波形出现断续。而随着触发角的持续增大，输出电压逐渐减小，当触发角继续增大到120，整流输出电压Ud波形将全为零，其平均值也为零，可见带电阻负载时三相桥式全控整流电路触发角的移相范围是0-120。（2）阻感负载时不同触发角下的仿真波形如下：图8.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载=0时的波形图9.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载=30时的波形图10.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载=60时的波形图11.三相桥式全控整流电路电阻电感性负载=90时的波形波形分析：对于阻感性的负载，当触发角小于60时，整流输出电压波形与纯阻性负载时基本相同，所不同的是，阻感性负载直流侧电流由于有电感的滤波作
10、用而不会发生急剧的变化，输出波形较为平稳。而当触发角大于等于60小于90时，由于电感的作用，延长了管子的导通时间，使Ud波形出现负值，而不会出现断续，所以直流侧输出电压会减小，但是由于正面积仍然大于负面积，这时直流平均电压仍为正值。触发角为90时，若电感足够大，Ud中正负面积将基本相等，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移相范围为0- 90。4结论通过对电力电子的仿真和分析，可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角和负载特性的影响，在应用Matlab的可视化仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路的仿真结果进行了详细分析，并采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。采用 Matlab Simulink对三相桥式全控整流电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。应用Matlab/Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况
