三相全控桥式整流电路仿真实验

三相全控桥式整流电路模拟试验

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实验九 电力电子电路模拟试验(三相全控桥式整流电路模拟试验)一、实验目的(1)掌握MATLAB使用仿真软件。(2)掌握SIMULINK模型库的调用构成电力电子系统并使用MATLAB模拟系统。二、实验说明书本实验利用MATLAB模拟电力电子系统的软件。MATLAB/SIMULINK/Power System Blockset模型库包括常用的电力电子设备模型和整流、逆变电路模块和相应的驱动模块，便于构建和编辑电力电子电路和模拟。MATLAB电力电子设备模型采用简化宏模型，只要求设备的外部特性与实际设备特性基本一致，不考虑设备内部的微妙结构，属于系统级模型。MATLAB电力电子设备必须连接到电路中，即电流电路，但设备的驱动仅取决于门极信号的存在，电压和电流驱动之间没有区别。因此，在使用电力电子设备时，缓冲电路缓冲电路MATLAB简单的中电电子设备模型也并联了RC串联缓冲电路，简单缓冲电路RC可在参数表中设置值。三、实验原理三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路。完整的三相桥式全控整流电路由晶闸管、负载、触发器和与整流变压器和6个桥式连接的同步环节组成（见下图）。6个晶闸管依次相隔60°将交流电整流为直流电。三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发的方式，以确保每时每刻都有两个晶闸管同时导通臂和下桥臂各一个)。整流变压器采用三角形/星型联结是为了减少3的整倍数次谐波电流对电源的影响。三相桥式全控整流原理电路三相桥式整流电路整流电路MATLAB三相桥和触发器集成模块在模型库中非常方便。三相桥式整流电路模拟模型由模型库中的组件组成，如下图所示。三相桥式整流电路模拟模型模拟模型中主要使用的部件模块提取路径见下表。三相电压-电流测量单元连接到模型的整流变压器和整流桥之间V-I方便观察。通过多路测量器测量负载的电压和电流实现整流器的输出电压和电流。当然，整流器的输出单元和电流也可以通过电压和电流测量单元直接检测。在整流器工作中，确保触发脉冲与住宅电路同步非常重要。当同步电压过零时，模拟使用的6脉冲发生器作为控制角α=0°因此，在整流变压器中使用△/Y-同步变压器也可用于11连接△/Y-11联结。当同步信号关系难以确定时，可以发挥模拟的特性，将三相同步电压信号连接到6脉冲发生器AB、BC、CA三个同步输入端，然后运行模型，观察整流器的输出电压波形。如果电压波形在一个周期内连续规则6个波头，则整流器的同步是正确的。可根据需要设置负载和控制角。元器件名称提取元器件路径交流电源Electrical sourse/AC voltage sourse整流变压器(Transfomer)Element/Three-phase transformer(two windings)同步变压器(T-Transformer)同上三相电压-电流测量单元(V-I)Measurements/Three-phase V-I measurement三相晶闸管整流器(6)-pulse thyristor bridge)Extra library/three-phase library /6-pulse thyristor bridgeRLC负载Elements/series RLC branch6脉冲发生器(6-pulse)Extra library/control blocks/synchronized 6-pulse generator触发角设定(alph)Simulink/sourse/constant方均根值计算(RMS)Extra library/Measurements/RMS三相三相桥式全控整流电路实验内容。电源相电压为220V，整流变压器输出电压为100V(相电压)观察整流器输出电压和电流波形，测量电压和电流波形，测量其平均值，观察整流器交流侧的电流波形，分析其主次谐波。(1)电阻负载(R的值为5Ω，α=30°)①设置模型参数如下：设置电源参数：三相电源电压峰值为220*，可以说是220*sqrt(2)频率为50Hz，相位分别为0°，-120°，-240°。整流变压器参数设置：一次绕组连接(winding 1 connectiong)选择Delta(D11)线电压为220*=380V；二次绕组联结(winding 2 connection)选择Y，线电压为100*=173V，变压器容量、互感等参数在要求不高时可保持默认值不变。同步变压器参数设置：绕组连接(winding 1 connection)选择Delta(D11)线电压为380V；二次绕组联结(winding 2 connection)选择Y，线电压为15V，其它参数可以保持默认值。同步变压器参数设置：绕组连接(winding 1 connection)选择Delta(D11)，线电压为380V；二次绕组联结(winding 2 connection)选择Y，线电压为15V，其它参数可以保持默认值。设置三相晶闸管整流器参数：使用默认值。RLC负载参数设置：R的值为5Ω，L的值为0，C的只为inf。6脉冲发生器设置：频率为50Hz，脉冲宽度取1°，选择双脉冲触发方式。触发角设置：给定alph设置为30°。②模拟和观察结果。具体参数设置如下.06s，采用数值算法ode15。模拟参数设置完成后，即可启动模拟，模拟结果如下图所示。整流器输出的电压为直流，波形对应于三相输入电压波形。整流平均值和计算值Ud=2.34*100cos30°V=202.6V相符。由于是电阻负载，整流后的电压与电流波形相同，但Y轴坐标不同。改变控制角可以观察整流器在不同控制角下的工作。整流器输入的三相电压波形整流器输出的电压波形和电阻负载时整流器输出的电流波形整流输出电压平均值整流变压器二次侧a相电流波形整流变压器二次侧b相电流波形整流变压器二次侧c相电流波形(2)电阻负载(R的值为5Ω，L的值为0.01H，α=60°)在模拟模型中修改负载RLC参数，R的值为5Ω，L的值为0.01H，C的值为inf，同时将触发角设置为60°。在仿真参数中设置仿真时间为0.16s，当电阻负载重新启动模拟时，可以获得整流器的输出电压和电流，见下图。在仿真参数中设置仿真时间为0.16s，重新启动模拟以获得整流器的输出电压和电流，如下图所示。由于电感是储能元件，电感中的电流有一个上升过程，启动模拟0.08s电流进入稳定状态。三相桥式整流电路电阻负载模拟结果a) α=60°当整流器输出电压时 b)整流器输出电压平均值c)输出电流的整流器 d)整流变压器二次侧a相输出电流e)整流变压器二次侧b相输出电流 f)整流变压器二次侧C相输出电流 关键词： 三相 全控桥式 整流 电路 仿真 实验

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