付保紅，成寶芝

(大慶師范學(xué)院 物理與電氣信息工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163712)

0 引言

整流電路，尤其是三相全控整流電路，是電力電子技術(shù)中最為重要的電路，應(yīng)用十分廣泛。但三相全控整流電路的工作情況比較復(fù)雜，尤其是繁雜的波形分析，給教學(xué)帶來(lái)很大不便。對(duì)電路進(jìn)行建模仿真，使學(xué)生能夠?qū)Ρ容^難以理解的抽象內(nèi)容有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。

1 三相全控整流電路的工作原理

1.1 基本工作原理

圖1 三相全控整流電路電路結(jié)構(gòu)圖

將一個(gè)周期相電壓分為6個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間整流電路工作情況如下表：

表1 整流電路工作情況

由上表可見，在三相橋式全控整流電路中，每一個(gè)導(dǎo)電回路中有2 個(gè)晶閘管，即用2個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通以控制導(dǎo)電的回路。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6。

從上述分析可以總結(jié)出三相全控橋式整流電路的工作特點(diǎn)：

1)任何時(shí)候共陰、共陽(yáng)極組各有一只元件同時(shí)導(dǎo)通才能形成電流通路；

2)共陰極組晶閘管VT1、VT3、VT5，按相序依次觸發(fā)導(dǎo)通，相位相差120°，共陽(yáng)極組晶閘管VT2、VT4、VT6，相位相差120°，同一相的晶閘管相位相差180°。每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角120°；

3)輸出電壓Ud由六段線電壓組成，每周期脈動(dòng)六次；

4)晶閘管承受的電壓只與晶閘管導(dǎo)通情況有關(guān)，其波形由3段組成：一段為零(忽略導(dǎo)通時(shí)的壓降)，兩段為線電壓。晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。

1.2 基本數(shù)量關(guān)系

1)α≤60°

2)α>60°

2 三相全控整流電路的仿真模型

在Matlab環(huán)境下，運(yùn)用Simulink及Power System Blockset的各種元件模型建立了三相橋式全控整流電路的仿真模型，仿真模型如圖2所示：

圖2 三相全控整流電路仿真模型

模型參數(shù)的設(shè)置：

1)交流電壓源的參數(shù)設(shè)置：設(shè)置交流峰值相電壓為100V，頻率為25Hz。

2)負(fù)載的參數(shù)設(shè)置：選擇R=8Ω，L=1H，C=inf。

3)脈沖發(fā)生器參數(shù)的設(shè)置：選擇寬脈沖觸發(fā)方式，寬度取30%。

在模型參數(shù)的設(shè)置中，難點(diǎn)在各個(gè)晶閘管觸發(fā)角的設(shè)置。正半周第一個(gè)自然換相點(diǎn)在距X軸30°的位置，則在電源頻率為25Hz的情況下延遲0.0033s。當(dāng)α=0°時(shí)，Pulse1的延遲時(shí)間即為0.0033s。VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的觸發(fā)相位依次相差60°，則Pulse1、Pulse2、Pulse3、Pulse4等的相位依次延遲0.0066s。在α=30°時(shí)，各個(gè)晶閘管觸發(fā)相位依次再延遲0.0033s。α=60°、α=90°時(shí)以此類推。

3 三相全控整流電路的仿真分析

3.1 整流輸出電壓與觸發(fā)角的關(guān)系

以純阻性負(fù)載為例，不同α角時(shí)輸出電流、輸出電壓平均值對(duì)比如下：

α=0° α=30°

由仿真波形可見，在負(fù)載相同時(shí)，α角越大，整流輸出電流、電壓平均值越小，二者成反比。

3.2 整流輸出電壓與負(fù)載的關(guān)系

α=90°時(shí)，阻性與感性負(fù)載的輸出電流、輸出電壓對(duì)比如下：

阻性負(fù)載 感性負(fù)載

在三相全控整流電路中，由仿真波形可見當(dāng)α>60°時(shí)，阻性負(fù)載輸出電流、電壓波形出現(xiàn)斷續(xù)；α=90°時(shí)，阻性負(fù)載，輸出電流、電壓波形出現(xiàn)斷續(xù)；當(dāng)α<60°時(shí)，感性負(fù)載輸出電流、電壓連續(xù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)三相全控整流電路進(jìn)行了理論分析，建立了仿真模型。從觸發(fā)角和負(fù)載的角度觸發(fā)，通過對(duì)比，分析了二者對(duì)整流輸出電壓的影響。通過仿真分析，驗(yàn)證了所建模型的正確性。利用MATLAB強(qiáng)大的繪圖功能，不需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置，就可以直觀地觀察到不同參數(shù)對(duì)整流電路的影響，這對(duì)電力電子技術(shù)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究具有重要意義。

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