带PLL的三相桥式(Three-phase bridge)整流电路simulink仿真分析与实现
一、画出电路图:
Three-phase bridge
电路原理图
二、根据原理图在simulink下进行电路搭建:
- 所有的模块都要从Library Browser(模块库)下添加
- 这里具体用到的是Simulink模块组和Simscape模块组如图
进行电路搭建
- 对于原理电路中的三相输入电压及桥式开关,此处使用simulink模块库中自带的Three-Phase
Programmable Voltage Source和Universal Bridge,分别作为输入电压和桥式 - 负载选择Series RLC Branch(一般选择这个,因为可以直接进行R、L、C的参数设置)
- 对三个模块进行参数设置如图
提示:三相电压的相位可以先设置为0,后续自己再根据需要调试
提示:因为电路需要六个开关管,通用桥式的桥臂数量要设置为3
提示:因为要测量负载电压和电流,所以要选上测量Branch voltage and current
- 为观察三相电压及电流,可以在三相电压模块后加一个Three-Phase V-I Measurement 用于测量。此处我们测量相电压,所以参数中选择测量phase-to-ground。
- 要把三相电压接地,防止报错。
除控制脉冲信号以外的电路图
设置脉冲发生信号
- 选择模块库自带的 Pulse Generator(Thyristor, 6-Pulse)作为脉冲发生器,alpha和Bolck都用constant设为0,中间的wt用锯齿波发生器
示波器搭建
- 上面的相电压已经测得,所以此处只需添加两个From模块,Goto tag分别设置为相电压、相电流即可。
- 上面的负载电压及电流也已设置,可以在万用表直接添加测量参数连到示波器即可。
完整电路
三、仿真结果:
相电压及相电流:
负载电压及电流:
仿真结果符合预期
四、PLL调节:
提示:上述电路的脉冲发生器的wt用的是锯齿波发生器模拟的,频率是定死的
- 实际上wt是和电网相位有关的,但相位未知,所以找到当下时间的电网相位并将其联系到电路中进行脉冲控制是一项研究问题,此电路使用锁相环来控制。
思想:内部有一定的算法可以跟踪上相位,其实就是把电网的相位给找到。另外电网中有单相的要用单相锁相环,三相的要用三相锁相环
连接情况如下:
- 直接用三相的PLL代替原来的锯齿波发生器,输入为相电压Vabc(同时可用示波器观察调节过程)
参数设置如下:
- 电网最小频率一般在49Hz以上
- 初始频率设为50Hz,即设置一个稳态工作点
负载输出仿真结果
可以看到经过PLL控制调节,逐渐恢复到正常情况
五、进一步改进:
PLL调节过程中,由输出电压波形可以看到前面一块波形是不能使用的。
所以要想办法使 PLL工作稳定之后再正常触发晶闸管
提示:Pulse Generator(Thyristor, 6-Pulse)中的block起着封锁脉冲的作用
- 所以可从block下手,先把脉冲封锁住让PLL进行调节,PLL调节好以后,再把封锁信号解封变为0,使其正常发出脉冲,正常得控制晶闸管进行整流。这样就能得到一个可以使用的波形。
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