【正文】 .................................................................................................................. 14 三相橋式半控整流電路 ........................................................................................................ 17 模塊的建立 ............................................................................................................... 17 參數(shù)設(shè)置 .................................................................................................................. 17 模擬仿真 .................................................................................................................. 18 三相橋式全控整流電路 ........................................................................................................ 20 模塊的建立 ............................................................................................................... 20 參數(shù)設(shè)置 .................................................................................................................. 21 模擬仿真 .................................................................................................................. 22 ............................................................................................................................... 25 結(jié)束語 .......................................................................................................................................... 26 謝辭 ................................................................................................................................................. 27 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................... 28 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 緒論 問題的提出 電力電子技術(shù)是電氣工程及其他相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課．該課程通過分析各類電力電子器件的導(dǎo)通、關(guān)斷情況來理解整流、逆變、調(diào)壓等典型電路的工作原理，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。 整流電路尤其是三相橋式可控整流電路是電力電子技術(shù)中最為重要的也是應(yīng)用的最為廣泛的電路，不僅應(yīng)用于一般工業(yè)，也廣泛的應(yīng)用于交流運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、能源系統(tǒng)及其他領(lǐng)域。因此對三相橋式可控整流電路的相關(guān)參數(shù)和不同性質(zhì)負(fù)載的工作情況進(jìn)行對比分析與研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。通 過查閱可控整流電路控制、驅(qū)動(dòng)等相關(guān)資料，對相關(guān)主電路和驅(qū)動(dòng)電路的分析研究，可以對電力電子器件的應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)有一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ) 。 整流電路（ rectifying circuit） 把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 計(jì)算機(jī)仿真是通過對被研究的對象建立數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行仿真研究的。隨著計(jì)算技術(shù)的日趨發(fā)展和完善，無論描述研究對象的數(shù)學(xué)模型多么復(fù)雜龐大，只要其具有 正確性，則仿真結(jié)果總是安全可靠的，這是諸如實(shí)物試驗(yàn)等其它的研究方法所無法比擬的。一般來說，仿真時(shí)首先建立應(yīng)用系統(tǒng)的仿真模型，然后即可利用計(jì)算機(jī)去求解，故而其具有簡單、快捷、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。另外，仿真資源還具有可重復(fù)利用的巨大優(yōu)勢，在針對不同的系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，有時(shí)甚至只需更改個(gè)別參數(shù)或個(gè)別環(huán)節(jié)。因而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)如今已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。鑒于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在科研實(shí)踐中具有如此巨大的優(yōu)越性，把該項(xiàng)技術(shù)引入到三相橋式整流電路中，不僅有利于簡化研制過程、優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)、縮短研制周期，還有利于降低設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，因而具有 重大的實(shí)踐意義。 MATLAB,是由 Mathworks 公司推出 ,其中的 Power System Blockset(PSB)含有在一定使用條件下的元件模型 ,包括電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件、電機(jī)、電力電子器件、控制和測量環(huán)節(jié)以及三相元件庫等 ,再借助于其它模塊庫或工具箱 ,在 Simulink 環(huán)境下 ,可以進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真計(jì)算 ,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制方法仿真 ,同時(shí)可以觀察仿真的執(zhí)行過程。仿真結(jié)果在仿真結(jié)束時(shí)利用變量存儲(chǔ)在 MATLAB 的工作空間中。 在電氣工程類專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用 Matlab 仿真軟件是非常有必要的，通過 Matlab/Simulink 更能系統(tǒng)地讓學(xué)生掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的演化過程以及電氣工程學(xué)科專業(yè)知識(shí)，從而提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研能力 [。 研究現(xiàn)狀 MATLAB 是一種集科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理等于一體的西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 高級語言，為廣大科技工作者提供了一個(gè)簡便、實(shí)用的工具。 MATLAB 提供的 SIMULINK是一個(gè)用來對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。 SIMULINK 為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，在 SIMULINK 環(huán)境下，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直觀地“畫”出系 統(tǒng)模型，就像用筆和紙來畫畫一樣，一行代碼也不用編寫，然后直接進(jìn)行電路的仿真，監(jiān)控仿真過程，分析仿真結(jié)果。因此它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。 KS 公司的另一重要的伴隨產(chǎn)品 SIMULINK。 SIMULINK 是用來對真實(shí)世界的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模、模擬和分析的軟件。 SIMULINK 提供了基于 MATLAB 核心的數(shù)值、圖形、編程功能的一個(gè)塊狀圖界面，通過塊與塊的聯(lián)線和屬性設(shè)置，用戶很容易構(gòu)建出符合特定要求的模型，并對模型進(jìn)行分析和模擬。 近年來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路分析設(shè)計(jì) 中得到廣泛應(yīng)用，采用該技術(shù)可以迅速得到實(shí)際方案的模擬結(jié)果，從而對其進(jìn)行評估，優(yōu)化元器件參數(shù)，縮短周期，降低成本。此外，還減小了使用昂貴的功率器件進(jìn)行探測性 MATLAB 既是一種直觀、高效的計(jì)算機(jī)語言 ,同時(shí)又是一個(gè)科學(xué)計(jì)算平臺(tái)。它為數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化、算法和應(yīng)用程序開發(fā)提供了最核心的數(shù)學(xué)和高級圖形工具。根據(jù)它提供的 500 多個(gè)數(shù)學(xué)和工程函數(shù)，工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者可以在它的集成環(huán)境中交互或編程以完成各自的計(jì)算。 本課題研究的主要切入點(diǎn)在于能夠?qū)Υ_定的電路中各個(gè)器件的參數(shù)進(jìn)行合理的選擇，并建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，使仿?結(jié)果符合實(shí)際，盡可能地滿足客觀要求。 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 三相整流電路在導(dǎo)通時(shí)需要控制觸發(fā)角的大小，以及所帶負(fù)載等。并做 MATLAB 仿真，以驗(yàn)證觸發(fā)角的范圍及負(fù)載電流的連續(xù)性。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)包括三相整流電路在 MATLAB 作圖中的設(shè)計(jì)，以及仿真時(shí)對各種參量的設(shè)定。特別是對三相半波和三相橋式半控的脈沖發(fā)生器模塊的設(shè)置，依據(jù)公式 t=（α +30）T/360 來算出延遲角。 大體上包括三相半波整流電路的設(shè)計(jì)，三相橋式半控整流電路的設(shè)計(jì)，三相橋式全控整流電路的設(shè)計(jì)， 設(shè)定在不同的控制角度條件下，對三相半波整流電路，三相橋式半控 整流電路，三相橋式全控整流電路， 帶純電阻負(fù)載、阻感負(fù)載的電路仿真，對其三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載，阻感負(fù)載，電阻阻感負(fù)載做了對比，并做了一定的分析。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 三相整流電路的設(shè)計(jì) 三相橋式可控整流電路應(yīng)用最為廣泛，共陰極組 —— 陰極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管（ VT1， VT3， VT5）共陽極組 —— 陽極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管（ VT4， VT6， VT2）編號： 5， 2。 u d負(fù)載V T 1V T 2V T 3V T 4V T 5V T 6d 1d 2abci dnTi a 圖 21 三相全控整流電路 主電路選擇三相橋 式全控整流電路，當(dāng)整流負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)，應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相電源供電，使用六個(gè)晶閘管，負(fù)載使用電阻。 主電路中晶閘管裝置的的正常工作，與門極觸發(fā)電路正確和可靠的運(yùn)行密切相關(guān)，門極觸發(fā)電路必須按主電路的要求來設(shè)計(jì)．對于晶閘管變流裝置主電路，對門極觸發(fā)電路的要求：觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量．觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在規(guī)定范圍內(nèi)移動(dòng)．觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步，兩者頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在 同樣的相位上觸發(fā)．觸發(fā)脈沖的波形要符合要求。 其中， 共陰極組的三個(gè)晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通；而共陽極組的三個(gè)晶閘管，共陰極所接交流電壓值最低的一個(gè)導(dǎo)通 。 這樣，任意時(shí)刻共陽極組和共陰極組中各有一個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。并且由于兩個(gè)導(dǎo)通的晶閘管屬于不同的兩相，所以負(fù)載電壓由電源線電壓組成，在分析電路的工作過程時(shí)，也應(yīng)該以線電壓作為背景。晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通順序是 VT1→ VT2→ VT3→ VT4→ VT5→ VT6→VT1。橋式電路也存在著“自然換相點(diǎn)” ，為線電壓的交點(diǎn)，如果 相電壓有效值為 U，自然換相點(diǎn)在 0、π / 2π /π、 4π / 5π / 2π處。仍把控制角為 0 的點(diǎn)設(shè)在自然換相點(diǎn)處，例如在ω t=π /3+α?xí)r觸發(fā) VT1，在ω t=2π /3+α?xí)r觸發(fā) VT2，在ω t=π +α?xí)r觸發(fā) VT3。更改負(fù)載的選擇，即可作出多種條件下的實(shí)驗(yàn)仿真。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 整流電路工作原理 帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況 1. α =0176。時(shí)的情況 假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管進(jìn)行分析對于共陰極阻的 3個(gè)晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個(gè)導(dǎo)通對于共陽極組的 3 個(gè)晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù) 得最多）的導(dǎo)通。 任意時(shí)刻共陽極組和共陰極組中各有 1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)。 從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)， ud1 為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時(shí)， ud2 為相電壓的負(fù)包絡(luò)線， ud=ud1 ud2 是兩者的差值，為線電壓在正半周的包絡(luò)線直接從線電壓波形看， ud 為線電壓中最大的一個(gè)，因此 ud 波形為線電壓的包絡(luò)線。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)： （ 1） 2 管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各 1，且不能為同 1 相器件。 （ 2）對觸發(fā)脈沖的要求： 按 VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的順