【正文】 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。 KS 公司的另一重要的伴隨產(chǎn)品 SIMULINK。 SIMULINK 提供了基于 MATLAB 核心的數(shù)值、圖形、編程功能的一個塊狀圖界面，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。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、高效的計算機(jī)語言 ,同時又是一個科學(xué)計算平臺。根據(jù)它提供的 500 多個數(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算。 設(shè)計的內(nèi)容 三相整流電路在導(dǎo)通時需要控制觸發(fā)角的大小，以及所帶負(fù)載等。 本畢業(yè)設(shè)計包括三相整流電路在 MATLAB 作圖中的設(shè)計，以及仿真時對各種參量的設(shè)定。 大體上包括三相半波整流電路的設(shè)計，三相橋式半控整流電路的設(shè)計，三相橋式全控整流電路的設(shè)計， 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。 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較小時，應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相電源供電，使用六個晶閘管，負(fù)載使用電阻。 其中， 共陰極組的三個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導(dǎo)通；而共陽極組的三個晶閘管，共陰極所接交流電壓值最低的一個導(dǎo)通 。并且由于兩個導(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，也應(yīng)該以線電壓作為背景。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。更改負(fù)載的選擇，即可作出多種條件下的實驗仿真。時的情況 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個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通對于共陽極組的 3 個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù) 得最多）的導(dǎo)通。 從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時， ud1 為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時， 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，因此 ud 波形為線電壓的包絡(luò)線。 （ 2）對觸發(fā)脈沖的要求： 按 VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的順 序，相位依次差 60176。 表 21 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載 a=0176。共陽極組 VT VT VT2 也依次差120176。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 5 圖 22 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 α =0176。 （ 4）需保證同時導(dǎo)通的 2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)另一種方法是雙脈沖觸發(fā)（常用）。時的工作情況從 wt1開始把一周期 等分為 6段， ud波形仍由 6段線電壓構(gòu)成， 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 6 圖 23 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α =30176。組成 ud的每一段線電壓因此推遲 30176。期間， ia 為正， ia波形的形狀與同時段的 ud波形相同，在 VT4 處于通態(tài)的 120176。 =60176。α =60176。 當(dāng)α≤ 60176。 當(dāng)α 60176。中有一段為零， ud 波形不能出現(xiàn)負(fù)值。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 7 圖 24 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α =60176。時， ud 波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓 ud 波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣區(qū)別在于：由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載 上，得到的負(fù)載電流 id 波形不同。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 8 當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載α≤ 60176。時，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為 Id=Ud /R 圖 25 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α =90176。、前沿相差 180176。時波形 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 10 晶 閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。時波形 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 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(jìn)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。 MATLAB 的圖形可視能力在所有數(shù)學(xué)軟件中是首屈一指的。高層指令友善、簡便；低層指令細(xì)膩、豐富、靈活。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 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。而在 MATLAB 環(huán)境運(yùn)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(biāo)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(jìn)行仿真和分析研究。 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。 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(fù)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(jī)模塊庫（直流、交流等），各種電機(jī)模塊。測量模塊庫是：包括電流、電壓等測量模塊。②離散測量模塊庫：各種離散測量模塊。④測量模塊庫：有交流調(diào)速中的abc 到 dqo的坐標(biāo)變換等。⑥附加電機(jī)模塊庫：有直流電機(jī)、離散直流電機(jī)等。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。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 在此界面下能像用鉛筆在紙上一樣畫模型。 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。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。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。菜單的獨(dú)特性便于交互式工作，當(dāng)然命令行對于運(yùn)行仿真的分支是很有用的。進(jìn)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。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(jìn)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。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。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。 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(diǎn)。因為電源電壓頻率為 50Hz，故周期設(shè)置為 ，脈寬可設(shè)為 2，振幅設(shè)為 5。因此當(dāng) α ＝ 0度時，延時時間應(yīng)設(shè)為 。 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 模擬仿真 設(shè)置好后，即可開始仿真。點(diǎn)擊開始控件。 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。本例中設(shè) 置的電阻 R＝ 1， L＝ ，電容為 inf。 圖 37 圖 38 圖 39 圖 310 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 17 三相橋式半控整流電路 模塊的建立 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 sourse 2 脈沖觸發(fā)器 Simulink / Sources / Pulse Generator 3 晶閘管模型 Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor 4 接地端 Simulink/Commonly/Used/Block/Ground 5 二極管模型 Simpowersystems /Power Electronics /Diode 6 電流表模型 Simpowersystems /Measurements /Current Measurement 7 電壓表模 型 Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement 8 信號分解 Simulink /Signal Routing /Demus 9 信號合成模型 Simulink /Signal Routing /Mux 10 RLC 串聯(lián)電路 Simpowersystems /Elements /Series RLC Branch 11 示波器模型 Simulink /Sinks /Scope 圖 311 三相橋式半控整流電路模塊圖 參數(shù)設(shè)置 （ 1）電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值電壓為 380V，可表示為“ 220*sqrt(2)”，頻率為 50Hz，相位分別為 0 度， 120 度， 240 度。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 18 （ 2）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(diǎn)。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。其計算可按以下公式 ： t=（α +30） T/360。 設(shè)置好各個參數(shù)后，單擊運(yùn)行按鈕，就可以進(jìn)行仿真了。 圖 312 圖 313 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)