【文章內(nèi)容簡介】 TLAB 的操作界面， MATLAB 操 作界面是用戶和 MATLAB 進行那個交互的集成平臺，其默認的外觀如圖 3— 1所示，在其中的命令窗口（ Command Window）中輸入 MATLAB 符號運算程序，計算整流輸出平均電壓 syms U2 Ud alpha omega t。 T=1/50。omega=100*pi。 u1=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t)。 Ud1=3/(2*pi/omega)*int(u1,t,(pi/3+alpha)/omega,(2*pi/3)/omega)。 u2=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*tpi/3)。 Ud2=3/(2*pi/omega)*int(u2,t,(2*pi/3)/omega,(alpha+pi)/omega)。 Ud=Ud1+Ud2。Ud=expand(Ud)。Ud=factor(Ud)。Ud=vpa(Ud,4) 程序運行結(jié)果為 Ud =*U2*(1.+cos(alpha)) （ 1） 當 60176。﹤ α ﹤ 180176。 時，有 中州大學畢業(yè)設計 9 ? ?ttdnsiUU ??? ???? 2233/2 1d （ 12） syms U2 Ud alpha omega t。 T=1/50。omega=100*pi。 u1=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t)。 Ud=3/(2*pi/omega)*int(u1,t,alpha/omega,pi/omega)。 Ud=expand(Ud)。Ud=factor(Ud)。 Ud=vpa(Ud,) Ud=vpa(Ud,4) 程序運行結(jié)果為 Ud =*U2*(1.+cos(alpha)) 由上可見，在帶電阻性負載時，三相橋式半控整流電路輸出平均電壓為 ? ?d2U = 1. 16 9U 1+ c os ?（ 00≤α≤ 1800） （ 13） 三相橋式半控整流電路的輸出波形分析 圖 21a) 為三相橋式半控整流電路與 電壓波形，它是由共陰極組三相半波可控整流與共陽極組三相半波不可控整流電路串聯(lián)而成，兼有可控與不可控兩者的特點。 中州大學畢業(yè)設計 10 a） 一個變壓器同時對共陰極的晶閘管與共陽極的二極管同時供電， A 相正向電流iT1流過共陰極組管 VT1管，經(jīng)負載流過共陽極的二極管 VD6 回到 B相。本設計既克服三相半波整流變壓器二次側(cè)只有 1/3 周期有單方向電流流過，變壓器利用率底，且直流分量造成變壓器直流磁化。為克服直流磁化引起的較大漏磁，需增大變壓器截面增加用鐵用銅量，而且三相橋式半控整流電路比三相橋式全控整流電路更加簡單更加經(jīng)濟。 中州大學畢業(yè)設計 11 圖 2— 1 三相橋式半控整流電路與波形 UA UB UC UA UB wt Ug Ug1 Ug2 Ug3 Ug2 Ug1 O Ud O O uAB wt wt uAC uBC uBA uCA uAB uCB uCB uAC ud Wt1 Wt2 Wt3 u 2 u d1 u d2 u 2L u d u ab u ac u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u a u c u b ? t 1 O ? t O ? t O ? t O ? t ?? = 0161。227。 i VT 1 u VT 1 b) c) 中州大學畢業(yè)設計 12 電阻負載時， ?=0176。整流電路輸出最大電壓為 U2∮ ，整流電路的波形如圖 21C） 三相電路中，把晶閘管承受正壓起到觸發(fā)導通之間的角度 α 稱為控制角，亦稱為觸發(fā)角、移相角（ Firing Angle） ,晶閘管在一個周期內(nèi)導通的電角度用θ表示，稱為導通角（ Condu— ction Angle）。改變 α 的大小即改變觸發(fā)脈沖在每周期內(nèi)出現(xiàn)的時刻稱為移相 ，這周控制方式稱為相控。 由于三相整流在自然換流點之前晶閘管承受反壓，因此，自然換流點是晶閘管控制角的起算點（ α =0176。）。由于自然換流點距相電壓波形原點為 30176。，所以觸發(fā)脈沖距對應相電壓的原點為 30176。 +α 。共陰極組的自然換流點（ α =0176。）在 ωt 1時刻，由于 A點位高于 B、 C，忽略管子的壓降，陰極點位將高于 B、 C點的電位，觸發(fā) VT1 晶閘管， VT1 導通，晶閘管 VT VT5 承受反電壓而截至， B 點點位最低，忽略管子的壓降，從而使共陽極點的電位低于 A、 B 點的電位， VDVD2反向截止， UAB 電壓通過晶閘管 VT1 和二極管 VD6 加于負載， ωt 2 時，自然換流， VD2 導通， VD6 關(guān)斷， UAC 電壓通過 VT VD2 加于負載， ωt 3 時，電路觸發(fā)換流為 VT3 而 VT1 關(guān)斷。以此類推，負載上得到三個完整的波頭與三個間隔缺角的波形。當 α =60176。時 Ud 的波形只剩三個波頭，波形維持臨界連續(xù)。 α =120176。是VT1管在 ωt 1時刻才導通， Uac電壓輸出， ωt 2是 Uac=0VT1 才關(guān)斷。因此， α 60176。時 Ud的波形斷續(xù)， α =180176。時 Ud才為零。電阻負載時輸出電壓為 )c o s1( 2 ?? ?? UU d （ 14） 三相橋式半控整流電路（電阻性負載）輸出平均電壓 Ud 大電感負載時的電路圖見圖 2— 2，在 ωt 1是觸發(fā)晶閘管 VT1 導通，負載電流id 經(jīng)過 VT VD6 流通。當電流變小時，由于電感 Ld 產(chǎn)生感應電動勢的作用，維持電流的流通，既電路有續(xù)流作用， Ud 波形與電阻負載時一樣，不會出現(xiàn)負電壓。當電路工作時突然切除觸發(fā)脈沖或把 α 快速調(diào)至 180176。時，也會發(fā)生導通晶閘管不關(guān)斷而三個整流管輪流導通的現(xiàn)象，負載上仍有 Ud= U2∮ 的電壓 。為了避免失控，可在電路中并接續(xù)流管。并接續(xù)流管后只有當 α ﹥ 60176。時才有續(xù)流電流，電流電壓波形請自行分析，為使電路能起到續(xù)流效果，要選用正向壓降小的續(xù)流管，整流橋輸出端與續(xù)流管之間的連線應短而粗，最好選擇維持電流較大的晶閘管。 中州大學畢業(yè)設計 13 圖 2— 2 三相橋式半控整流電路大電感負載時 整流電路直流負載的感抗ω Ld和電阻 Rd 的大小相比不可忽略時，這種負載稱為電感性負載。屬于此類負載的有：電機的勵磁線圈，輸出串聯(lián)電抗器的負載等，整流電路帶電感性負載時的工作情況與帶電阻性負載時有很大不同，為便于分析，本設計的電路中把電感 Ld 與電阻 Rd分開，如圖 22所示。 電路串接電感后， id 的變 化波形落后 ud 的變化，使電流的峰值下降導通時間（導通角θ）延長，負載端出現(xiàn)負電壓。 Ld使電流波形平穩(wěn)起到“平波”的作用。在實際使用中為了在負載 Rd上得到平穩(wěn)的直流，特地外接電感量很大第平波電抗器。由于 Ld 中無電阻（實際上導線電阻很小），其兩端的直流電壓 Udl=0，負載電阻 Rd上的電壓平均值 UdR 等于管子導通時電源電壓平均值 Ud，即 ud的波形中的直流成分 Ud 全部降落在 Rd 上，而 ud中的交流成分大部分降落在 Ld上。 在帶大電感負載時，三相橋式半控整流電路 Ud 的波形與電阻負載時一樣，不會像單相半波相控整流電路時那 樣出現(xiàn)負電壓現(xiàn)象，但當電路工作時突然切除觸發(fā)脈沖或把 α 快速調(diào)至 1800 時，也會發(fā)生導通晶閘管不關(guān)斷而三個整流管輪流導通的現(xiàn)象，負載上仍有 ??d 的電壓。為了避免失控，需要加續(xù)流管。 在電感 Ld 很大的電感性負載電路中，當晶閘管觸發(fā)導通后，陽極電流上升比較緩慢，用窄脈沖觸發(fā)時，有可能在陽極電流尚未達到晶閘管住電流 IL 時觸發(fā)脈 中州大學畢業(yè)設計 14 沖已消失，使晶閘管不能導通。因此在大電感負載時要求觸發(fā)脈沖有足夠?qū)挾?，也可在負載兩端或電抗器兩端并聯(lián)電阻以使電流能快速增大。 中州大學畢業(yè)設計 15 3 電路仿真 Simulink 軟件 MATLAB提供的 Simulink是一個對動態(tài)系統(tǒng)進行建立模型、仿真和分析的軟件，它支持連續(xù)、離散和兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同時也支持多種采樣速率系統(tǒng)。 Simulink 為用戶提供了用框圖進行建立模型的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)建立模型差不多就像用筆和紙作畫一樣直觀，與傳統(tǒng)的仿真軟件相比，具有更直觀、更方便、更靈活的有點。更重要的是 Simulink 能夠用 MATLAB 自身語言或 C語言、FORTRAN 語言，根據(jù) S 函 數(shù)的標準格式寫成用戶自己定義的功能模塊，其擴充非常強。使用模塊的用戶可直接利用鼠標在模型界面窗口中直觀地“畫”出系統(tǒng)模型。在定義完一個模型后，可通過 Simulink 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入有關(guān)命令來對建立的模型進行仿真。 Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。在Simulink 環(huán)境中，利用鼠標就可以在模型窗口中直接地“畫”出系統(tǒng)模型，然后之際進行仿真。它為用戶提共了方框圖進行建模的圖形接口，采用 這種結(jié)構(gòu)畫模型就想用手和紙來畫一樣容易。 Simulink 包含有 Sinks（輸出方式）、 Source（輸入端）、 Linear（線性環(huán)節(jié)）、 Nonlinear(非線性環(huán)節(jié) )、連接與接口和 Extra（其他環(huán)節(jié)）等子模型庫，而且每個子模型庫中包含有相應的功能模塊，用戶也可以定制和創(chuàng)建自己的模塊。 Simulink 創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(jié)，幫助用 戶理解模型理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個模型后，用戶可以通過 Simulink 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行一大類仿真非常有用。采用 Scope 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進行的同時，就可觀看到仿真結(jié)果。除此之外用戶還可以在改變參數(shù)后迅速觀看到系統(tǒng)中發(fā)生的變化情況。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。 中州大學畢業(yè)設計 16 模型分析工具包括顯性化和平衡點分析工具、 MATLAB 的許多基本工具箱及MATLAB 的應用工具箱。 由于 MATLAB 和 Simulink 是集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。 Simulink 具有非常高的開放性，提倡將模型通過框圖表示出來，或者將已有的模型添加組合到一起，或者將自己創(chuàng)建的模塊添加到模型當中。 Simulink 具有較高的交互性，允許隨意修改模型參數(shù)，并且可以直接無縫地使用 MATLAB 的所有分析工具。對最后得到的結(jié)果可進行分析，并能夠?qū)⒔Y(jié)果可視化顯示。 運行 Simulink 單擊 MATLAB 工具條上的 Simulink 圖標，出現(xiàn)如圖 31的 Simulink模塊庫瀏覽器，單擊工具條左邊建立新模型的快捷方式，則顯示新建模型窗口，在模型窗口中可通過選擇模塊庫中的仿真模塊，建立三相橋式半控整流電路的 MATLAB 仿真模型如圖 32 所示 中州大學畢業(yè)設計