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五邑大学 电 力电子技术 课程 设计报告 题 目： 三相桥式整流电路 MATLAB 仿真 院 系 信息工程学院 专 业 自动化 班 级 140705 学 号 3114001891 学生姓名 杨煜基 指导教师 张建民 电力电子技术课程设计报告 2 三相桥式整流电路MATLAB 仿真 一、 主题的要求和意义 整流电路是电力电子电路中最早的一种，它的功能是将交流电能转化为直流电能 直流电气设备供应。目前，三相桥式全控整流电路应用最广泛。目前，三相桥式全控整流电路是各种整流电路中应用最广泛的。 在电力电子技术课程中，我对三相桥式全控整流电路有了更全面的了解。本课程设计希望 通过 MATLAB 平台，模拟三相桥式全控整流电路，记录不同负载下的电路参数和波形图。 思考模拟结果与理论计算结果的区别。通过课程设计，让我拥有三相桥式全控整流电路 更深入的理解。 二、 基本原理 三相桥式整流电路的基本电路结构如图所示 1 所示。 三相电源主要由内星连接，六晶闸管， 晶闸管触发电路及负载组成。如图 1，其中三个 晶闸管(VT 1 ,VT 3 ,VT 5 )它的阴极连接在一起，称为 共阴极组；外三个晶闸管(VT 4 ,VT 6 ,VT 2 )其阳极连 一起称为共阳极组。图 1 三相桥式全控整流电路 三相电源U a 、U b 超前于U a 120°、U c 滞后于U a 120°。任何时间在一个周期内 一相电源电压最大，另一相电源电压最小。精确的时间区间如表 1 所示。 表 1 三相电源各相电压最大/最小时刻表 U a U b U c 电压最大 ) 6 5 , 6 ( ? ? ? t ) 2 3 , 6 5 ( ? ? ? t ) 6 , 0 ( ) 2 , 2 3 ( ? ? ? ? ? t 电压最小 ) 6 11 , 6 7 ( ? ? ? t ) 2 , 6 11 ( ) 2 , 0 ( ? ? ? ? ? t ) 6 7 , 2 ( ? ? ? t 当把图 1 六个晶闸管都被电力二极管取代，变成三相不可控整流电路。电 道路要正常工作，共阳极组和共阴极组必须在任何时候都有一根管道。根据电 力二极管U a >U k 对于共阴极组的三根管道，阳极连接的交流电压值最高 对于共阳极组的三个管道，相位管道是阴极交流电压值最低的一相 管道导通。根据上述规则，得出三相桥式不可控整流电路的波形，如图所示 2 所示。电力电子技术课程设计报告 3 图 2 三相桥式不可控整流电路波形 从以上分析可以看出，电力二极管一周期内每根管道都导通 120°，每隔 60°在自然换 管道承受的反电压波形为线电压波形。每个管道在一个周期内的导通情况 输出整流电压如表 2 所示。 表 2 三相桥式不可控整流电路电阻负荷表 时段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 共阴极 组导通 的晶闸 管 VT 1 VT 1 VT 3 VT 3 VT 5 VT 5 共阳极 组导通 的晶闸 管 VT 6 VT 2 VT 2 VT 4 VT 4 VT 6 整流输 出电压 U d ab b a u u u ? ? ? ac c a u u u ? ? bc c b u u u ? ? ba a b u u u ? ? ca a c u u u ? ? cb b c u u u ? ? 现在用六个晶闸管代替六个电力二极管，然后在自然换相点依次触发晶闸管 脉冲，使晶闸管可靠导通，此时的电路称为三相桥式全控整流电路。工作情况及图纸 2 相同。自然换相点又称为触发角 处。 ? ? 0 ? 当触发角 当每个晶闸管不在自然换相点换相时，而是从自然换相点向后移动 ? ? 0 ? 角开始变相。 ? 当触发角 当时，由于纯电阻负载，没有电感续流，上一个导通晶闸管的电 ? ? 60 ?电力电子技术课程设计报告 4 压力已降至 0 下面，承受反压关闭，下一个晶闸管的触发脉冲还没有到来，在此期间 内部，电压输出为 0。触发角 称为连续和间歇的连续条件。 ? ? 60 ? 定量分析是根据波形进行的。 (纯电阻负载) 当电流连续时( ) ? ? 60 ?(1) ? ? ? ? ? ? ? ? cos 34 . 2 ) ( sin 6 2 6 2 3 2 3 2 U t td U U d ? ? ? ? ? 电流断续的时候( ) ? ? 60 ?(2) )] 3 cos( 1 [ 34 . 2 ) ( sin 6 2 6 2 3 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? U t td U U d 负载平均电流(3) R U I d d ? 以下是纯电阻负载触发角的详细分析： 、阻感负载触发角 以及当VT 5 损 ? ? 90 ? ? ? 90 ? 触发角坏(断开) 纯电阻负载，这三种情况。 ? ? 0 ? 三、 模拟纯电阻和电阻负载 1、 纯电阻负载 按要求模拟纯电阻负载，输入三相电源，取线电压 380v，50Hz，内阻 0.008 欧姆。 负载为纯电阻负载，电阻值 5 。原理图如图 3 如图所示，仿真波形图如图所示 4 所示。 ? 图 3 电力电子技术课程设计报告 5 图 4 三相桥式全控整流电路电阻负荷 工作波形 ? ? 90 ? 为便于分析，以下是三相电源电压和输出电压U d 、晶闸管VT 1 承受的电压U vt1 放 讨论同一坐标系，如图所示 5 所示。 三相电源频率为 50Hz 所以周期为 0.02s。我们选取 0.02s~0.04s 这个周期区间来分 析。一方面，由于输出波形是一个周期函数，只需分析一个周期即可知道所有时间内的波 形状；另一方面，电路的稳定性需要一定的时间，因此不取第一个周期。 对于Ⅰ虽然这个时候区域的前半部分VT 5 承受正偏压，但触发脉冲尚未到来，因此 整个电路的输出电压为 0。晶闸管VT 1 承受电压为U a ，Ⅰ该区域的后半部分，此时VT 5 的触发 脉冲到来，VT 5 电流流通路径为导通U c →VT 5 →负载→VT 4 →U a ，输出电压为线电压 Uca，晶闸管VT 1 电压为线压U ac 。 对于Ⅱ该区域的前半部分，此时VT 4 和VT 5 触发脉冲还没有到来，所以 整个电路的输出电压为 0。晶闸管VT 1 承受电压为U a ，Ⅱ该区域的后半部分，此时VT6 的 触发脉冲，VT 6 电流流通路径为导通U c →VT 5 →负载→VT 6 →U b ，输出电压为线电 压U cb ，晶闸管VT 1 电压为线电压U ac 。电力电子技术课程设计报告 6 图 5 三相桥式全控整流电路电阻负荷 ? ? 90 ? 对于Ⅲ该区域的前半部分，此时VT 5 和VT 1 触发脉冲还没有到来，所以 整个电路的输出电压为 0。晶闸管VT 1 承受电压为U a ，Ⅲ该区域的后半部分，此时VT 1 的触 发脉冲到来，VT 1 导通，电