【正文】 =?4?? =?3?? =?6? t1? t3? t2 13 為三相線電流 。 三相 PWM 整流器的基本控制思想是 ,由直流電壓控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生輸入電流參考幅值 ,由鎖相環(huán)檢測(cè)電源電壓相位 ,根據(jù)輸入功率因數(shù)要求進(jìn)行移相后得到輸入電流的參考相位 ,由電流參考幅值和參考相位結(jié)合得到參考電流 ,然后通過(guò)控制開(kāi)關(guān)器件的通斷改變直流側(cè)整流電壓 ,迫使輸入電流跟隨其參考值變化 ,從而起到控制輸入電流波形的目的。 圖 28三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形 PWM 整流電路 傳統(tǒng)的晶閘管相控整流電路一般輸入電流滯后于電壓 ,其滯后角隨著觸發(fā)延遲角的增大而增大 ,位移因數(shù)也隨之降低 ,同時(shí) ,輸入電流中諧波分量也相當(dāng)大 ,因此功率因數(shù)很低。 反電動(dòng)勢(shì) 負(fù)載時(shí)的工作情況 三相橋式全控整流電路接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計(jì)算 Id 時(shí)有所不同，接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的 Id 為： （ 公式 229） 圖 27 三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載 a =90176。的矩形波，其有效值為： （ 公式 228） 圖 26三相橋式整流電路帶阻感負(fù)載， a =30176。時(shí) 波 形形 10 輸出電流平均值為 Id=Ud /R 當(dāng)整流變壓器采用星形接法，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖 27 中所示，為正負(fù)半周各寬 120176。時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且 a 60176。時(shí)阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與 電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí) ud 波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感 L 的作用， ud 波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的 a 角移相范圍為 90176。阻感負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。時(shí) 波形 阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 a≤60176。 帶電阻負(fù)載 時(shí)三相橋式全控整流電路 a 角的移相范圍是 120176。時(shí)， ud 波形每 60176。時(shí)， ud 波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載， id 波形與 ud 波形形狀一樣，也連續(xù) 。時(shí) ud 出現(xiàn)為零的點(diǎn) 。時(shí)工作情況 ud 波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移， ud 平均值繼續(xù)降低。期間， ia 波形的形狀也與同時(shí)段的 ud 波形相同，但為負(fù)值。變壓器二次側(cè)電流 ia 波形的特點(diǎn)：在VT1處于通態(tài)的 120176。時(shí)波形 構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合表 21 的規(guī)律區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了 30176。 （ 5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同 a=30176。時(shí)波形 （ 3） ud 一周期脈動(dòng) 6 次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為 6 脈波整流電路 。同一相的上下兩個(gè)橋臂，即 VT1與 VT 4， VT 3與 VT6， VT 5與 VT2，脈沖相差 180176。時(shí)晶閘管工作情況 時(shí) 段 I II III IV V VI 共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 整流輸出電壓 Ud UaUb =Uab UaUc =Uac UbUc =Ubc UbUa =Uba UcUa =Uca UcUb =Ucb 6 共陰極組 VT VT VT 5的脈沖依次差 120176。 （ 2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求： 按 VT1VT2VT 3VT 4VT 5VT 6的順序，相位依次差 60176。 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(yáng)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 。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(duì)于共陰極阻的 3 個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最大的一個(gè)導(dǎo)通對(duì)于共陽(yáng)極組的 3 個(gè)晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說(shuō)負(fù)得最多）的導(dǎo)通 。更改負(fù)載的選擇，即可作出多種條件下的實(shí)驗(yàn)仿真。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。并且由于兩個(gè)導(dǎo) 5 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(guò)程時(shí)，也應(yīng)該以線電壓作為背景。 其中，共陰極組的三個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通；而共陽(yáng)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。 4 三 相整流電路硬件設(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(yáng)極組 ——陽(yáng)極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管（ VT4， VT6， VT2）編號(hào)： 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。 本課題的設(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(duì)各種參量的設(shè)定。 3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 三相橋式整流電路在導(dǎo)通時(shí)需要控制觸發(fā)角的大小，以及所帶負(fù)載等。 談到 MATLAB，就不能不涉及 MathWor 試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，所以在三相橋式整流時(shí)采用仿真技術(shù)有很大的優(yōu)越性。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(kāi)發(fā)提供了最核心的數(shù)學(xué)和高級(jí)圖形工具。 近年來(lái)，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(duì)其進(jìn)行評(píng)估，優(yōu)化元器件參數(shù)，縮短周期，降低成本 [15]。 SIMULINK 是用來(lái)對(duì)真實(shí)世界 的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模、模擬和分析的軟件 [13]。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)。 MATLAB 提供的SIMULINK 是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包 [11]。 在電氣工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中應(yīng)用 Matlab仿真軟件是非常有必要的，通過(guò) 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(guò)程以及電氣工程學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從而提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研能力 [10]。 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(cè)量環(huán)節(jié)以及三相元件庫(kù)等 ,再借助于其它模塊庫(kù)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(guò)程 [8]。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 [7]。一般來(lái)說(shuō)，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(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn) [6]。 計(jì)算機(jī)仿真是通過(guò)對(duì)被研究的對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行仿真研究的 [5]。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成 [3]。通過(guò)查閱可控整流電路控制、驅(qū)動(dòng)等相關(guān)資料，對(duì)相關(guān)主電路和驅(qū)動(dòng)電路的分析研究，可以對(duì)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 [2]。 Simulation。 關(guān)鍵詞 ： MATLAB； 整流 ； 仿真 ； 調(diào)速 II Threephase Leveling Circuit Simulation Research Based on MATLAB Abstract This article is designed on the threephase circuit simulation by using the MATLAB,the rectifier circuit is used to convert DC to AC power circuit, for the DC Motor Speedgoverning, generator excitation adjustment, electrolysis, electro planting and other fields. This article is based on the principle of threephase rectifier circuit, under different control angle all threephase controlled rectifier circuit, rectifier inverter circuit, and motor speed control circuit under the different conditions in a certain simulation . Major projects pleted are: The threephase rectifier of this circuit design: set in a different point of control conditions, implementation of threephase rectifier wi