【文章內(nèi)容簡介】 當整流變壓器采用星形接法，帶阻感負載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖26中所示，為正負半周各寬120176。、前沿相差180176。的矩形波，其有效值為：（公式 23）圖27 三相橋式全控整流電路阻感負載α=90176。時波形晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。3 三相整流電路仿真研究 MATLAB概述MATLAB是一款以數(shù)值計算為主的軟件，他進行的數(shù)值計算的基本處理單位是復(fù)數(shù)數(shù)組（或稱陣列），并且數(shù)組維數(shù)是自動按照規(guī)則確定的。它的計算具有快速性、準確性和穩(wěn)定性等特點。MATLAB的圖形可視能力在所有數(shù)學(xué)軟件中是首屈一指的。MATLAB的圖形系統(tǒng)有高層和低層兩個部分組成。高層指令友善、簡便；低層指令細膩、豐富、靈活。一般說來，不管二元函數(shù)多么復(fù)雜，它的三維圖形，僅需10條左右指令，就能得到富于感染力的表現(xiàn)。數(shù)據(jù)和函數(shù)的圖形可視手段包括：線的勾畫、色圖的使用、濃談的處理、視角的選擇、透視和裁剪。MATLAB有比較完備的圖形標識指令，它們可標注：圖名、軸名、解釋文字和繪畫圖例。MATLAB具有的工作環(huán)境有：幫助系統(tǒng)、工作內(nèi)存管理、搜索路徑管理、操作系統(tǒng)、程序調(diào)試和性能剖析工具等。MATLAB的編程基本上是使用作圖方式，快捷、方便、簡單。而在MATLAB環(huán)境運行的SIMULINK總由模塊庫、模塊構(gòu)造及分析指令、演示程序等三部分組成，只要通過一些簡單的鼠標操作就可形象地建立起被研究系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并進行仿真和分析研究。并且一些不得不忽略的非線性、隨機干擾等因素的影響也十分容易研究。在MATLAB的SIMNLINK的界面下，可以用模型圖將需要設(shè)計的情況表示出來，通過連線及設(shè)置實驗中所需的各種設(shè)備及器件的使用值，繼而可以調(diào)試、仿真。設(shè)置不同的參數(shù)值，可以仿真出不同條件下的圖形以及在晶閘管故障時的圖形、現(xiàn)象。SIMNLINK中的電氣模塊是：電源模塊庫（包括交流、直流及可控的電壓源和電流源），元件模塊庫（包括串聯(lián)及并聯(lián)的RLC 支路負載、變壓器、互感、開關(guān)等），電力電子模塊庫（包括二極管、晶閘管、GTO、MOSFET、IGBT 等電力電子器件），還有通用橋（它可設(shè)定成不同電力電子器件的單臂、雙臂和三臂橋），電機模塊庫（直流、交流等），各種電機模塊。連接模塊庫是：包括地線、中性點、連結(jié)點等。測量模塊庫是：包括電流、電壓等測量模塊。附加模塊庫是：主要有①控制模塊庫：內(nèi)有同步6 脈沖發(fā)生器、PWM 發(fā)生器、時鐘、三相可編程電源等。②離散測量模塊庫：各種離散測量模塊。③離散控制模塊庫：離散PI、PID 控制器，離散PWM 發(fā)生器和二階濾波器等。④測量模塊庫：有交流調(diào)速中的abc 到dqo的坐標變換等。⑤矢量模塊庫：序列分析器等。⑥附加電機模塊庫：有直流電機、離散直流電機等。 Simulink概述Simulink是用于仿真建模及分析動態(tài)系統(tǒng)的一組程序包，它支持線形和非線性系統(tǒng)，能在連續(xù)時間，離散時間或兩者的復(fù)合情況下建模。系統(tǒng)也能采用復(fù)合速率，也就是用不同的部分用不同的速率來采樣和更新。Simulink提供一個圖形化用戶界面用于建模，用鼠標拖拉塊狀圖表即可完成建模。在此界面下能像用鉛筆在紙上一樣畫模型。相對于以前的仿真需要用語言和程序來表明不同的方程式而言有了極大的進步。Simulink擁有全面的庫，如接收器，信號源，線形及非線形組塊和連接器。同時也能自己定義和建立自己的塊。模塊有等級之分，因此可以由頂層往下的步驟也可以選擇從底層往上建模?？梢栽诟邔由辖y(tǒng)觀系統(tǒng)，然后雙擊模塊來觀看下一層的模型細節(jié)。這種途徑可以深入了解模型的組織和模塊之間的相互作用。在定義了一個模型后，就可以進行仿真了，用綜合方法的選擇或用Simulink的菜單或MATLAB命令窗口的命令鍵入。菜單的獨特性便于交互式工作，當然命令行對于運行仿真的分支是很有用的。使用scopes或其他顯示模塊就可在模擬運行時看到模擬結(jié)果。進一步，可以改變其中的參數(shù)同時可以立即看到結(jié)果的改變，仿真結(jié)果可以放到MATLAB工作空間來做后處理和可視化。模型分析工具包括線性化工具和微調(diào)工具，它們可以從MATLAB命令行直接訪問，同時還有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因為MATLAB和Simulink是一體的，所以可以仿真，分析，修改模型在兩者中的任一環(huán)境中進行。 三相整流電路仿真分析利用SIMULINK建模非常方便，只要把所需的模塊一一拖入建模窗口，設(shè)置好合適的參數(shù)，用適當?shù)倪B線把它們連接好即可（具體操作中需要注意，在連線過程中一定要使連線點的單箭頭變成粗黑箭頭，若系統(tǒng)中有暫時不用的輸入端子和輸出端子，應(yīng)該分別用接地模塊和終止模塊將其封閉，以免仿真時在命令窗口出現(xiàn)不必要的警告提示，使得仿真不能進行）。構(gòu)建系統(tǒng)模型時，應(yīng)注意對電路器件等效參數(shù)的正確考慮，這與搭建實際電路存在很大差別。仿真成功的關(guān)鍵是設(shè)置好仿真參數(shù)，這包括仿真的起始和終止時間，仿真算法，最大相對誤差和最大絕對誤差，變步長或固定步長等。參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)模型的性質(zhì)和仿真的需要而定，尤其是仿真算法的選取，在很大程度上決定了仿真的正確性和仿真時間。各個元器件提取路徑如下表：表31三相半波整流電路模型主要元件提取路徑序號元器件名稱提取元器件位置1交流電源Simpowersystems / Electrical Sourse / AC Voltage sourse2脈沖觸發(fā)器Simulink / Sources / Pulse Generator3晶閘管模型Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor4接地端Simulink/Commonly/Used/Block/Ground5電流表模型Simpowersystems /Measurements /Current Measurement6電壓表模型Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement7信號分解Simulink /Signal Routing /Demus8信號合成模型Simulink /Signal Routing /Mux9RLC串聯(lián)電路Simpowersystems /Elements /Series RLC Branch10示波器模型Simulink /Sinks /Scope圖31三相半波整流電路模塊圖電源參數(shù)設(shè)置：電壓設(shè)置為380V，頻率設(shè)為50Hz。要注意初相角的設(shè)置，a相的電壓源設(shè)為0，b相的電壓源設(shè)為120，c相的電壓源設(shè)為240。負載參數(shù)設(shè)置：電阻設(shè)為1，電感為0，電容無窮大inf。脈沖參數(shù)設(shè)置：觸發(fā)信號的參數(shù)設(shè)置是本例的難點。本例中有三個觸發(fā)脈沖，由電路原理可知觸發(fā)角依次相差120度。因為電源電壓頻率為50Hz，脈寬可設(shè)為2，振幅設(shè)為5。延遲角的設(shè)置要特別注意，在三相電路中，觸發(fā)延時時間并不是直接從a換算過來，由于α角的零位定在自然換相角，所以在計算相位延時時間時要增加30度相位。因此當α＝0度時。其計算可按以下公式：t=（α+30）T/360。觸發(fā)角α＝0度時，延遲角依次設(shè)置為：，觸發(fā)角α＝30度時，延遲角依次設(shè)置為：，觸發(fā)角α＝45度時，延遲角依次設(shè)置為：，觸發(fā)角α＝60度時，延遲角依次設(shè)置為：，圖32 晶閘管參數(shù)設(shè)置設(shè)置好后，即可開始仿真。選擇算法為ode23tb，stop 。點擊開始控件。仿真完成后就可以通過示波器來觀察仿真的結(jié)果。電阻設(shè)為1，電感為0，電容無窮大inf，以下圖33—圖36分別在觸發(fā)角0度，30度，45度，60度時的仿真結(jié)果。 圖 33 圖 34 圖 35 圖 36電阻電感負載：帶電阻電感性負載的仿真與帶電阻性負載的仿真方法基本相同，但須將RLC的串聯(lián)分支設(shè)置為電阻電感負載。本例中設(shè)置的電阻R＝1，L＝，電容為inf。電阻電感負載觸發(fā)角分別在0度，30度，45度，60度時的仿真結(jié)果如下圖37圖310。 圖 37 圖 38 圖 39 圖 310各個元器件提取路徑如下表：表32三相橋式半控整流電路模型主要元件提取路徑序號元器件名稱提取元器件位置1交流電源Simpowersystems / Electrical Sourse / AC Voltage sourse2脈沖觸發(fā)器