【正文】 2111 2039。 控制 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的方法有兩種，一種是改變勵(lì)磁電壓方向 ，另一種是改變電樞電壓的方向。 圖 兩組變流器的工作方式和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（無換流運(yùn)行方式） 在反并聯(lián)可逆線路中，存在著對環(huán)流（即不通過負(fù)載而在兩變流器中流過的電邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 流）的處理方式及兩組變流器之間的切換問題，這是可逆控制的關(guān)鍵技術(shù)。 變流裝置的功率因數(shù)是變流裝置電網(wǎng)側(cè)有功功率與視在功率之比。將其設(shè)置為工頻 50Hz，相鄰相間電壓 380V，內(nèi)電阻，內(nèi)電感 0H。選用兩個(gè)“Constant”模塊，其中一個(gè)用來輸入觸發(fā)角 α 的度數(shù)，將其命名為 α，并將 α 設(shè)定為 150176。 R=10Ω， L=1H。 圖 中 Display 和 Display1 分別顯示了直流側(cè)電壓 Ud 平均值為 V，直流側(cè)電流 Id 平均值為 A。 圖 仿真波形圖 圖 為仿真模型中示波器 Scope 得到的波形，自上而下分別為直流側(cè)電流Id 波形，直流側(cè)電壓 Ud 波形，晶閘管電流 IT1波形，晶閘管電壓 UT1波形。 圖 信號選擇器的參數(shù)設(shè) 置 圖 （ 7） 選擇一個(gè)直流電壓源，命名為 E，設(shè)置其直流電壓為 500V，上負(fù)下正。將該模塊設(shè)置 為頻率 50Hz，脈沖寬度 10176。 三相全控橋式有源逆變電路建模 （ 1） 在 Simulink 中新建一個(gè)模型窗口，命名為 “Threephases full controlled type active inverter”。必須掌握整流和逆變的電能流轉(zhuǎn)方向德變化，以及實(shí)現(xiàn)電能流轉(zhuǎn)方向變化的內(nèi)部和外部條件。具體地說，由一組橋整流，使電機(jī)作電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，而通過反并聯(lián)的另一組橋來實(shí)現(xiàn)有源逆變，使電機(jī)制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量的回饋。為了加快過渡過程，它們的拖動(dòng)電機(jī)都具有工作于四象限的機(jī)械特性。 逆變電壓可看作加于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的附加電勢，只要改變逆變角 β，就可以改變回路中的附加電勢，實(shí)現(xiàn)對繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。由于它具有良好的調(diào)速特性，并能將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng)，效率較高，價(jià)格較低；因此在風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載方面獲得廣泛的應(yīng)用。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 高壓直流輸電 高壓直流輸電在跨越江河、海峽和大容量遠(yuǎn)距離的電纜輸電、聯(lián)系兩個(gè)不同頻率的交流電網(wǎng)、同頻率兩個(gè)相鄰交流電網(wǎng)的非同期并聯(lián)等方面發(fā)揮著重要作用。? 值約取 10 。 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間 tq，可大到 200~300μs，折算成電角度 δ 約 4~5 ，重疊角γ 隨著直流平均電流和換相電抗（主要 是變壓器的漏抗）的增加而增大，例如，某裝置整流電壓為 220V，整流電流為 800A，整流變壓器容量為 240kVA ,其短路電壓比為 %5ku ? 的三相線路，其 γ 值約為 15 ~20 。如果換相的裕量角不足，即當(dāng) ??? 時(shí)，從圖 （ d） 的 中可清楚地看到，當(dāng)換相尚未結(jié)束時(shí)，電路的工作狀態(tài)到達(dá) P 點(diǎn)之后， a 相電壓 ua 將高于 b 相電壓 ub，晶閘管 T2則將承受反向電壓而重新關(guān)斷，而應(yīng)該關(guān)斷的 T1 卻還承受著正電壓而繼續(xù)導(dǎo)通，且 a 相電壓隨著時(shí)間的推遲愈來愈高，致使逆變失敗。 （ 2） 逆變失敗的原因 造成逆變失敗的原因很多，大致可歸納為 4 類，今以三相半波逆變電路為例加以說明。 在 t??? 區(qū)間，電路有 T T6 導(dǎo)通， ( 0)d CB CBu u u??，1 ( 0)T AC ACu u u??。 （ a） 輸出電壓波形； （ b）全控變流器的控制特性 圖 重疊角對輸出電壓的影響 （ 3） 三相半波逆變電路觸發(fā)脈沖的特點(diǎn) 在逆變電路中，觸發(fā)脈沖對晶閘管之間換相的控制作 用比整流電路顯得更為重要。 圖 中分別繪出控制角 α 為 π/ π/2 和 5π/6 時(shí)輸出電壓 ud 的波形，以及晶閘管 T1兩端的波形。因?yàn)橛辛顺掷m(xù)的電 流電勢和極大的電感 Ld,主回路電流始終連續(xù)， T1連續(xù)導(dǎo)電 120o，直到 ω t3時(shí)刻，由于 bauu? ，T2承受正向 電壓，觸發(fā)晶閘管 T2成功， T1同時(shí)因承受反壓而關(guān)斷，變流器輸出 ub，晶閘管 T2連續(xù)導(dǎo)通 120o 后，觸發(fā) T3使其導(dǎo)通，變流器輸出 c 相電壓 … ，可見逆變電路也是利用交流電源換流的。由于變壓器副邊繞組中電流沒有直流分量；所以 原、副邊繞組電壓波形相同。 （ a） /3??? 時(shí)的輸出電壓波形 （ b） / 3 2 / 3? ? ??? 時(shí)輸出電壓波形 圖 三相全控整流電路電阻性負(fù)載輸出電壓電流波形 ① 當(dāng) 0 / 3???? 時(shí)，電流連續(xù)，輸出電壓 du 波形也是連續(xù)的，其平均值為 2 21 4 c os 5 c os c osddU U U U? ? ?? ? ?， （ ） 式中， 21U ——線電壓有效值。 （ 1） 三相橋式全控全控整流電路，對于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證 1T 、 3T和 5T 依次導(dǎo)通，對于共陽極組觸發(fā)脈沖的要求是保證 2T 、 4T 和 6T 依次導(dǎo)通，晶閘管在本組內(nèi)每 0120 換流一次。從 2t? 開始， a 相電壓乃保持電位最高，但 c 相電壓開始比 b 更負(fù)，此時(shí)脈沖 2gu 觸發(fā)， （ a）三相橋式全控整流電路；（ b）晶閘管的觸發(fā)順序；（ c）輸出電壓波形； （ d）整流變壓器副邊電流 ia、 ic 及電源電流 iA 的波形 圖 三相橋式全控整流電路及 0?? 時(shí)的電壓電流波形 2T 導(dǎo)通，迫使 6T 承受反壓而關(guān)斷，負(fù)載電流從 6T 換到 2T ，在 23~tt??期間，電流路邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 徑為 a 相相經(jīng) 1T? 負(fù)載 2T? 流回 c 相，負(fù)載上 得到線電壓 acu .在 3t? 時(shí)刻，由于 b相電壓比 a 相電壓高，故觸發(fā) 3T 管，導(dǎo)通后迫使 1T 關(guān)斷，電流從 1T 換到 3T ，在 34~tt??期間 2T 、 3T 管導(dǎo)通，為 b、 c 相供電，負(fù)載上的到線電壓 bcu ； 45~tt??期間為 b、a 相供電， 3T 、 4T 管導(dǎo)通； 56~tt??期間為 c、 a 相供電， 4T 、 5T 管導(dǎo)通； 67~tt??期間為 c、 b 相供電， 5T 、 6T 管導(dǎo)通 。在可逆拖動(dòng)系統(tǒng)中，通常采用兩套反并聯(lián)的變流器相互切換，如正組整流，電機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)，用反組來完成有源逆變實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)制動(dòng)；反組整流，點(diǎn)擊反轉(zhuǎn)電動(dòng)，用正組來完成有源逆變，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)制動(dòng)，等等 [15]。 （ ） 由此可見，只要保持電流連續(xù)的條件，控制角 α 的變化，不但可以改變 Ud 的大小，而且可以改變 Ud 的極性，當(dāng) /2? ? ???時(shí)， Ud 為負(fù)值，正適合于逆變工作的范圍。 （ a）整流狀態(tài) 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 （ b） 逆變狀態(tài) 圖 晶閘管 直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)變流器的兩種工作狀態(tài) （ 1）變流器工作于整流狀態(tài) 0 / 2???? 。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 2 有源逆變與相控變流器特性 有源逆變電路的工作原理 整流是把交流電變換成直流電供給負(fù)載，那么，能不能反過來，利用相控整流電路把直流電變?yōu)榻涣麟娔?？完全可以。電流總諧波畸變 THD 約為 %。這個(gè)條件很大的限制了電流的移相范圍。所謂相位控制是指通過控制晶閘管的觸發(fā)角使電路處于 有源逆變狀態(tài)，并可控制有源逆變器的直流側(cè)電壓。因此我們還叫它 PWM，又因這種 PWM 是 基于電壓空間矢量去合成的，所以就叫它 SVPWM 了。 當(dāng)要合成某一矢量時(shí)先將這一矢量分解到離它最 近的兩個(gè)基本矢量。 SVPWM 的主要思想是 :以三相對稱正弦波電壓供電時(shí)三相對稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成 PWM 波，以所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫰錅?zhǔn)確磁鏈圓。 該方法雖然可以很好地消除所指定的低次諧波 ， 但是 ， 剩余未消去的較低次諧波的幅值可能會(huì)相當(dāng)大 ， 而且同樣存在計(jì)算復(fù)雜的缺點(diǎn) 。 (5) 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法是一種應(yīng)用較廣的工程實(shí)用方法 ， 一般采用三角波作為載波 。 (2) 硬件調(diào)制法 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 硬件調(diào)制法是為解決等面積法計(jì)算繁瑣的缺點(diǎn)而提出的 ， 其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號 ， 把接受調(diào)制的信號作為載波 ， 通過對載波的調(diào)制得到所期望的 PWM 波形 。 所謂 SPWM，就是在 PWM 的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)率排列，這樣輸出波形經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波可以做到正弦波輸出。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。 盡管模擬控制看起來可能 直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。 模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒有限制。 (2)必須要有外接的直流電源 E，并且直流電源 E 也要可以改變極性，并且|E||Ud|。 在 Matlab 中的電力系統(tǒng)模塊庫 PSB 以 Simulink為運(yùn)算環(huán)境 ， 涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動(dòng)和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)仿真模型。 相應(yīng)的設(shè)備就稱之為有源逆變器，控制角大于 90的相控整流器為 常見的有源逆變器 [1]。采用開環(huán)相控觸發(fā)方式，在 Matlab/Simulink 下建立了三相全控橋式變換電路的仿真模型，通過調(diào)整其觸發(fā)角（ α90176。 關(guān)鍵詞： Matlab/Simulink；有源逆變電路；相控 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract The paper focuses on the threephase active inversion the circuit by the introduction to the electric circuit of active inversion(Threephase halfwave and full control of active inverter bridge) and analysis concretely the relation of active inverter output voltage， controlled angle and load characteristics. By using openloop phase control mode， it establish simulation Model of Threephase fullycontrolled bridge rectifier and active inverter in the environment of Matlab / Simulink and gain more satisfactory simulation waveforms. Being consistent with the result by conventional method of analysis， the paper confirms the correctness of the theoretical analysis and shows high using value of Matlab software in teaching and research of power electronics technology. Keywords: Matlab / Simulink。采用 Matlab 來仿真電力電子技術(shù)課程中的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn) ， 和傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)對比 ,更直觀更快捷。 有源逆變電路工作原理 三相全控橋式有源逆變電路實(shí)質(zhì)上是三相全控橋式可控整流電路工作的一個(gè)特定狀態(tài)，三相半波逆變電路原理圖如圖 所示。 脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制 方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù) [6]。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在 {0V, 5V}這一集合中取值。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。從模擬信號轉(zhuǎn)向 PWM 可以極大地延長通信距離。 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的 ， 目前使用較廣泛的PWM 法 .前面提到的采樣控制理論中的一個(gè)重要結(jié)論 ： 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí) ,其效果基本相同 。 但是 ， 這種模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 難以實(shí)現(xiàn)精確的控制 。當(dāng)三角波既在其頂點(diǎn)又在底點(diǎn)時(shí)刻對正弦波進(jìn)行采樣時(shí) ， 由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬 ， 在一個(gè)載波周期 (此時(shí)為采樣周期的兩倍 )內(nèi)的位置一般并不對稱 ， 這種方法稱為非對稱規(guī)則采樣 。 因此 ，為了提高直流電壓利用率 ， 提出了一種新的方法 梯形波與三角波比較法 。因此稱其為零矢量。 在變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，矢量方向是連續(xù)變化的，因此我們需要不斷的計(jì)算矢量作用時(shí)間。 SVPWM 的合成原理是個(gè)很重要的，它并