三相桥式半控整流电路理论及MATLAB仿真实现.doc

三相桥式半控整流电路整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用得最为广泛的电路，不仅应用于一般工业领域，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。三相桥式半控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义，这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环。三相桥式整流电路里，在任何瞬间，只要控制晶闸管的导通，相串联的另一个器件是一个不可控二极管，所以称为半控整流电路。三相桥式半控整流电路由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此，这种电路兼有可控和不可控的特性。共阳极组 3 个整流二极管总是在自然换相点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相；而共阴极组 3 个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一个。输出整流电压 Ud 的波形是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角理，可获得 02.34U2变压器二次侧电压 的直流电压。图 1 中 VTl、VT3和 VT5 为触发脉冲相位互差 120o 的晶闸管，VD2、VD4 和 VD6 为整流二极管，由这 6 个管子组成三相桥式半控整流电路。它们的导通顺序依次为VT1-VD2-VT3 -VD4-VT5-VD6。假定负载电感 L 足够大，可以认为负载电流在整个稳态工作过程中保持恒值，因此不论控制角 a 为何值，负载电流如总是单向流动，而且变化很小。一个周期中参与导通的管子及输出整流电压的情况如下图所示时段 共阴极组导通的晶闸管VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5共阳极组导通的晶闸管VD6 VD2 VD2 VD4 VD4 VD6整流输出电压 UdUa-ubuabUa-ucuacUb-ucubcUb-uaubaUc-uaucaUc-ubucb以下分析带电阻负载的情况晶闸管触发角 0o 时，对于共阴极组所接的3 个晶闸管，阳极所接交流电压最高的 1 个导通；同理，对于共阳极组阴极所接交流电压最低的 1 个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中总是各有1 个管子处于导通状态，负载电压为某个线电压。图 l 中各个管子均在自然换相点处换相，从输入电压与负载线电压的对照来看，自然换相点既是各线电压的交点，又是各相电压的交点。从线电压波形可以看出由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最大的相电压，而共阳极组中对应的是最小的相电压，所以输出电压Ud对应为2个相电压相减，是线电压中最大的1个，因此，输出直流电压波形为线电压在正半周的包络线。只要共阴极组中有晶闸管导通，共阳极组中就会有二极管续流。当a60 o时，u d波形均连续，对于电阻负载，i d波形与u d波形形状一样也是连续的， a60 o时，u d波形每中有一段为零，但u d波形不会出现负值。带电阻负载时三相桥式全控整流电路角的移相范围是120 o。图一 三相半控整流电路原理图根据上述分析，可求出输出负载电压平均值为A60o时， 2 236sin.341cos3duutdtu a角的移相范围为120 o。输出电流的平均值为 2236sin.341cos3du ui utdtR R 图二 三相桥式半控整流电路的仿真模型(1)带纯电阻性负载的情况相应的参数设置1交流电压源参数U100V,f25 Hz，三相电源相位依次延迟120o。2晶闸管参数R a 0.001 ，L onO000 l H，V f0 V，R n，50，C250e -6 F。3负载参数R10 Q，L0 H，Cinf。4脉冲发生器的振幅为5 V，周期为004 s即频率为25 HZ，脉冲宽度为2。当a0 o时，设为0.003，0.016，0.029 9 s。此时的仿真结果如图3a所示；当60 o时，触发信号初相位依次设为0.01，0.023 ,0.036 s。此时仿真结果如图3b所示。图3 (a)图 3 (b)图 3 带纯电阻负载三相桥式半控整流电路不同控制角的仿真结果对比(2)带电阻电感性负载的情况带电阻电感负载的仿真与带纯电阻负载的仿真方法基本相同，只需将 RLC 串联分支负载参数设置为 R0.01,L0.08H,Cinf，此时的仿真结果分别如下图图 4 (a)图 4 (b)图 4 带电阻电感行负载三相桥式半控整流电路不同控制角的仿真结果对比由图可见，0 o 和 60o 时，不论是纯电阻负载还是感性负载，其都是连续波，当 60o 时，是系统的临界点，大于 60o 负载电压就不是连续的。