基于Matlab的三相桥式全控整流电路的仿真研究 黄江波k2

(1.长江师范学院,重庆408100}2.重庆大学电气工程学院,重庆400044 摘要:三相桥式全控整流电路在现代电力电子技术中具有非常重要的作用。这里在研究全控整漉电路理论基础上, 采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立三相桥式全控整流电路的仿真模型,对输出电压、控制角、故障现象以及负载 特性进行了动态仿真与研究。仿真结果表明建模的正确性,并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等一系列特点。从而 为电力电子教学及实验提供了一种较好的辅助工具。

关键词:Matlab;整流电路;动态仿真;建模

中豳分类号:TN710文献标识码:A 文章编号:1004—373X(201008—0202\Research and Simulation of Three-phase Full-bridge Control Rectifier Circuit Based on Matlab 。HUANG Jiang-b01’2

(1.Yangtze Normal University,Chongqing 408100,Chinat

2.Electrical Engineering College。Chongqing Universify。Chongqing 400044,China

Abstract:Three-phase full—bridge control rectifier circuit plays an impoltant role in the modern power electronic technolo。 gy.The simulation model of three-phase bridge controlled rectifier circuit is established with the visualization simulation tool Simulink of Matlab and by fun—bridge control rectifier circuit theory.The dynamic Simulation and analysis of output voltage, controlling angle,fault phenomenon and load characteristics were performed.The results show that the simulating model is correct,and has a series of merits such as high speed,agility,convenience,intuition and SO on.Therefore,an efficient auxiliary implement is offered for the design of power electronic circuit.

Keywords:Matlab;rectifier circuit;dynamic simulation;modeling

随着社会生产和科学技术的发展,整流电路在自动 控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用13益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电 路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路,由 于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号,同 时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件,采用常规电 路分析方法显得相当繁琐,高压情况下实验也难顺利进 行。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建 立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任 意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤[1≈]。 本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模, 对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析,既进一步 加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为现代电 力电子实验教学奠定良好的实验基础。

1电路的构成及工作特点

三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。三相 桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而 来的,它由三相半波共阴极接法(VT。了VT¨VTj和

收稿日期:2010—01—16

基金项目:国家自然科学基金资助项目(40874094 202 三相半波共阳极接法(VT。,VT。,VT。的串联组合。 Z f 。 f 2f 、 ’: 曩( 2f 2l Z f

图1三相桥式全控整流电路原理图

其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸 管同时导通,构成电流通路,因此为保证电路启动或电 流断续后能正常导通,必须对不同组别应到导通的一对 晶闸管同时加触发脉冲,所以触发脉冲的宽度应大于 n/3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大,易使脉冲 变压器饱和,所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲;每隔 n/3换相一次,换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进 行,但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方 法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT。一 VT2一VT。一VT。一VTj—VT。;共阴极组T1,T。,Tj的脉冲 依次相差27c/3;同一相的上下两个桥臂,即vT,和 VT;,VT。和VT。,VTj和VT:的脉冲相差兀,给分析 带来了方便;当d一0时,输出电压砜一周期内的波形

万方数据

是6个线电压的包络线,所以输出脉动直流电压频率是 电源频率的6倍,比三相半波电路高1倍,脉动减小,而 且每次脉动的波形都一样,故该电路又可称为6脉动整 流电路。同理,三相半波整流电路称为3脉动整流电 路。a>O时,仉的波形出现缺口,随着a角的增大,缺 口增大,输出电压平均值降低。当a=2n/3时,输出电 压为零,所以电阻性负载时,口的移相范围是0~2n/3; 当O≤a≤7r/3时,电流连续,每个晶闸管导通27/3;当 7/3≤口≤2n/3时,电流断续,每个晶闸管导通小于 2n/3。23a一7(/3是电阻性负载电流连续和断续的分 界点。

2建模及仿真 2.1建模

根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simu-link内的模块建立仿真模型如图2所示,设置三个交流 电压源玑,u,K相位角依次相差120。,得到整流桥的 三相电源。用6个Thyristor构成整流桥,实现交流电压 到直流电压的转换。6个pulse generator产生整流桥的 触发脉冲,且从上到下分别给1\号晶闸管触发脉冲。

图2三相桥式全控整流电路仿真模型 2.2参数设置及仿真