题目：三相桥式全控整流电路仿真.pdf

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1、题目：三相桥式全控整流电路仿真利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。输入三相电压源，线电压380V,50Hz，内阻0.001欧姆。可用“Universal Bridge”模块。一、带电阻负载的仿真。负载为电阻1欧姆。仿真时间0.2s。改变触发角alpha,观察并记录alpha=30 90 120度时Ud、Uvt1、Id的波形。并画出电路的移相 特性Ud=f(alpha)。仿真模型如下所示：V-alueV-alueA.alpha=30时I EMI EM晶闸管T1的电压Uvt1(最小分度为0.01s)1 1/2121B.alpha=90时晶闸管T1的电压Uvti（最小分度

2、为0.01s）C.alpha=120时直流侧电压Ud,记录此时电压值为0.00184V（约为0V）（最小分度为0.01s）直流侧电流Id（最小分度为0.01s）晶闸管T1的电压Uvti（最小分度为0.01s）画出电路的移相特性Ud=f（alpha）。（记录数据表格如下）触发角alpha（度）输出平均电压0102030405060708090100110120移相特性曲线如下所示:496.3512.4510496.8480.9470.3419.2229.4133.873.160.004510.002430.00184实验结果分析：由仿真波形得知，当触发角小于等于90时，由于是纯电阻性负载，所以U

3、d波形均为正值，直流电流Id与Ud成正比，并且电阻为1欧姆,所以直流电流波形和直流电压一样。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后Ud波形出现断续。而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小，最后在120时几乎趋近于0。对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的 为反向阻断电压。移相范围为0120。二、1、带阻感负载的仿真。R=1欧姆，L=10mH，仿真时间0.2s。不接续 流二极管。改变触发角alpha，观察并记录alpha=30 60 90度时Ud,Uvti,ld的波形。并画出电路的移相特性Ud=f(alph

4、a)。仿真模型如下所示：円 HIQIQ 电hfhpH:hfhpH:+ppla*Woltage Me-Mre-me-mtZWoltage Me-Mre-me-mtZfr-Pulfr-Pul匸qrrdMHqrrdMH=珂匚urre-rrt He-aturementurre-rrt He-aturementThrThr陀”州昭*S7ur7urUhrverfalUhrverfalBridge-Bridge-Strit-s RLC BranchStrit-s RLC Branch5-npa5-npaKBDLqalwvDLqalwvB.alpha=60时，直流侧电压Ud,记录此时电压值为417.9V（最小

5、分度为0.01s）C.alpha=90时，直流侧电压Ud,记录此时电压值为103.5V（最小分度为0.005s）直流侧电流Id（最小分度为0.01s）晶闸管T1的电压Uvti（0.01s）画出电路的移相特性Ud=f（alpha）（记录表格如下）触发角alpha（度）输出平均电压0102030405060708090100110496.9513.2510.3496.1489.9469.7417.9300.6191.8103.543.4614.07移相特性曲线如下所示:实验结果分析：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

6、电感的滤 波作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。当触发角大于90时，由于id太小，晶闸管无法 再导通，输出几乎为0。工作在整流状态，晶闸管所承受的电压主要为反向阻断 电压。移相范围为090。2、当触发角为30度时，从第六个周期开始移去A相上管的触发脉冲，观 察并记录移去触发脉冲后Ud,Uvt,ld的波形。并分析故障现象。直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）直流侧电流Id（最小分度为0.02s）晶闸

7、管T1的电压Uvti（0.02s）0.060.06DdDdO.i2O.i23636实验结果分析：当移去A相上管的触发脉冲后，A相上管不能正常的导通，这 就使得C相上管所加电压仍为正向电压而无法正常的关断，持续导通一段时间 后，B相电压变为正，C相上管立即关断，随后B相触发脉冲到来，B相正常触 发导通，再后来C相正常触发导通。对于T1管来说，由于不能正常的导通，所 以，其输出电压在当应该为交替的相电压，而不会出现导通时那样持续一段时间 为0。对于输出直流电流来说，由于有一相不能正常的输出，所以会使其平均值 减小，并且出现较大的波动。三、带阻感负载的仿真R=1欧姆丄=10mH。仿真时间0.2s。接

8、续流二极管。改变触发角alpha观察并记录alpha=30 60 90度时Ud,Uvt,ld的波形。并画出电路 的移相特性Ud=f(alpha)。仿真模型如下所示：Mo-anA.alpha=30度时；晶闸管T1的电压Uvti（最小分度为0.01s）B.alpha=60度时；直流侧电压Ud,记录此时电压值为11.3V（最小分度为0.01s）晶闸管T1的电压Uvti（最小分度为0.01s）C.alpha=90度时；直流侧电压Ud,记录此时电压值为68.22V（最小分度为0.01S晶闸管T1的电压Uvti（最小分度为0.01s）画出电路的移相特性Ud=f（alpha）（记录数据表格如下）触发角alp

9、ha（度）输出平均电压0102030405060708090100110120移相特性曲线如下所示:600509.9502.9479.6442.2391.7329.2256.1182.6119.568.220.0031690.0020150.0011116实验结果分析：由于是阻感性负载，所以电感能够使电流输出平稳；在没有续流 二极管的情况下，晶闸管的导通时间得到延长，而当加入续流二极管后，电流通 过二极管续流，二极管续流功率损耗较小，这时输出电流相对来说就较不加续流 二极管时要小，而输出电压相对来说却要大些。四、带反电动势负载。将负载改为直流电源E=40V，R=2欧姆。接平波电 抗器Ld=10

10、mH,观察并记录不同alpha时输出电压Ud和Id的波形。仿真模型如下所示门砧茜Measjiti-k?rciMeasjiti-k?rciDrtinuDudiDrtinuDudiBCBCSyrtthrariEefJSyrtthrariEefJCt-Pulso-Ct-Pulso-SQrriiratDf-SQrriiratDf-卩/dt*ae Measurement/dt*ae MeasurementM-sA-suriM-sA-suri:-Vah-3QE!Me-Vah-3QE!Me-匚Lirrnt MoapjrnrriorfcLirrnt Moapjrnrriorfc宝昨TTDCDC Vdtne-S

11、ourreVdtne-SourreThree-PhaseThree-PhaseSourceSourceUnivarsjl BrdgcUnivarsjl Brdgc-Di-gn Me-ann Me-an.|.刊1 11 1iru?Ri：日活叩小MeanMeanvdi+evdi+eA.alpha=30度时；直流侧电压Ud（最小分度为0.01s）12010060SO4030打20B.alpha=60度时;_.ao2 a.M 006 cos o)0112 au aie aii aiC.alpha=84度时；直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）-w5Koi-diQgrig-II!LL丄：I.0 0AO

12、2AO20.040.04DOGDOG0080080.10.10.120.12016016U1SU1SA2A2直流侧电流Id（最小分度为0.02s）D.Alpha=86度时；直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）1-1-r直流侧电流Id（最小分度为0.02s）E.Alpha=86.5度时；直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）F.Alpha=90度时;也在原来的基础上减小。由理论的计算可以知道，当触发角=86.5。时输出直流 电压近似为40V，这时晶闸管两端电压没有达到导通要求，所以这时输出电流近 似为0。随着触发角的增大，输出电压越接近40V，输出电流也更接近于0。五、交流侧电抗的影响。直流侧

13、为电阻负载，1欧姆。交流侧串联O.lmH电 感，观察记录直流电压、交流电流和整流器出口的交流电压波形，计算直流电压 降落值。仿真模型如下所示：（30度为例）Q5lpha_de5lpha_deQ QCanbnuduf-Canbnuduf-jqtag M&asur-jqtag M&asur-emgifirjemgifirj阳田PE MeasurementsPE MeasurementsCcrdBrtCcrdBrtEC p|uHftS-c*EC p|uHftS-c*-HE4xk-HE4xk _ _Synctircinizecl fi-Synctircinizecl fi-RjIsn-GEnEr-st

14、orRjIsn-GEnEr-stor=E3tfl Li THl S RLCHl S RLCVdltdge MetssurVdltdge MetssurCurrent McnEurementCurrent McnEurement0tihree-Ptiewhree-Ptiew WSXKIBCiJTArlCiJTArlJfDrs-al Bridge!JfDrs-al Bridge!f v4-=ur;mnnt4f v4-=ur;mnnt43EVoHace MiVoHace MiirerensSirerensSMewMewValue-Value-HiHii|i|4SD4ffy4SD4ffy交流电流Id（

15、最小分度为0.02s）整流器出口的交流电压如下:由仿真结果记录：直流侧平均电压Ud=418.3V；而由实验一得到的交流侧纯阻性负载时，Ud=496.8V故电压降落为78.5V。实验结果分析：把所有交流侧的电感都折算到变压器的副边，用一个集中的电感Lb来代替，当然，它主要表现为整流器变压器每相的漏感，这样，由于Lb阻止电流的变化，使晶闸管或整流管的换相都不可能瞬时完成；因而在换相过程中会出现两条支路同时导通的所谓重叠导通现象，也就必然产生不同于前面分析的特 殊问题。由于重叠的影响，整流输出电压产生了换相压降，换相压降正比于负载 电流Id，这相当于整流电源内增加了一项内阻Rc；但应注意，内阻Rc区别于欧 姆电阻的是，它并不消耗有功功率。2010.05.22