三相整流桥实验报告.docx
- 文档编号:5690699
- 上传时间:2022-12-31
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:783.72KB
三相整流桥实验报告.docx
《三相整流桥实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三相整流桥实验报告.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
三相整流桥实验报告
题目:
三相桥式整流电路仿真
摘要
1、设计目的
进一步熟悉MATLAB软件的基本仿真,掌握三相整流桥的基本原理。
2、设计任务
2.1、利用MATLAB对三相整流电路进行仿真;
2.2、分析不同触发角是负载的电压电流输出波形;
2.3、谐波含量分析。
3、课题原理
3.1主电路设计及原理
3.1.1主电路设计
将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。
此外,习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。
从后面的分析可知,按此编号,晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
3.1.2主电路原理说明
整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。
假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。
此时,对于共阴极组的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。
而对于共阳极组的3个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。
这样,任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上的电压为某一线电压。
此时电路工作波形如图3-1所示。
α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。
由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点。
在分析ud的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形分析。
从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压ud=ud1-ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周的包络线。
直接从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大(正得最多)的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小(负得最多)的相电压,输出整流电压ud为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线。
由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大,电感对电流变化有抗拒作用。
流过电感器件的电流变化时,在其两端产生感应电动势Li,它的极性事阻止电流变化的。
当电流增加时,它的极性阻止电流增加,当电流减小时,它的极性反过来阻止电流减小。
电感的这种作用使得电流波形变得平直,电感无穷大时趋于一条平直的直线。
为了说明各晶闸管的工作的情况,将波形中的一个周期等分为6段,每段为60o,如图3-2所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。
由该表可见,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
图3-1α=0o时波形
表1三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情
时段
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
共阴极组中
导通的晶闸管
VT1
VT1
VT3
VT3
VT5
VT5
共阳极组中
导通的晶闸管
VT6
VT2
VT2
VT4
VT4
VT6
整流输出电压ud
ua-ub
=uab
ua-uc
=uac
ub-uc
=ubc
ub-ua
=uba
uc-ua
=uca
uc-ub
=ucb
图3-2给出了α=30o时的波形。
从ωt1角开始把一个周期等分为6段,每段为60o与α=0o时的情况相比,一周期中ud波形仍由6段线电压构成,每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。
区别在于,晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成 ud 的每一段线电压因此推迟30o,ud平均值降低。
晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。
图中同时给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的120o期间,ia为正,由于大电感的作用,ia波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o期间,ia波形的形状也近似为一条直线,但为负值。
图3-2α=30o时的波形
由以上分析可见,当α≤30o时,ud波形均连续,对于带大电感的反电动势,id波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。
当α>60o时,如α=90o时电阻负载情况下的工作波形如图3-4所示,ud平均值继续降低,由于电感的存在延迟了VT的关断时刻,使得ud的值出现负值,当电感足够大时,ud中正负面积基本相等,ud平均值近似为零。
这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的α角的移相范围为90度。
4、仿真介绍
4.1MATLAB软件
MATLAB是一个高级计算和仿真平台。
SIMULINK原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱,在使用中易编程、易拓展,并且可以解决MATLAB不易解决的非线性、变系数等问题。
它能支持连续系统和离散系统的仿真,支持连续离散混合系统的仿真,也支持线性和非线性系统的仿真,并且支持多种采样频率(Multirate)统的仿真,也就是不同的系统能以不同的采样频率组合,这样就可以仿真较大、较复杂的系统。
因此,各科学领域根据自己的仿真需要,以MATLAB为基础,开发了大量的专用仿真程序,并把这些程序以模块的形式都放人SIMULINK中,形成了模块库。
SIMULINK的模块库实际上就是用MATLAB基本语句编写的子程序集。
现在SIMULINK模块库有三级树状的子目录,在一级目录下就包含了SIMULINK最早开发的数学计算工具箱、控制系统工具箱的内容,之后开发的信号处理工具箱(DSPBlocks)、通信系统工具箱(Comm)等也并行列入模块库的一级子目录,逐级打开模块库浏览器(SIMULINKLibraryBrowser)的目录,就可以看到这些模块。
从SIMULINK4.1版开始,有了电力系统模块库(PowerSystemBlockset),该模块库主要由加拿大HydroQuebec和TECSIMInternational公司共同开发。
在SIMULINK环境下用电力系统模块库的模块,可以方便地进行RLC电路、电力电子电路、电机控制系统和电力系统的仿真。
本书中电力电子电路的仿真就是在MATLAB/SIMULINK环境下,主要使用电力系统模块库和SIMULINK两个模块库进行。
通过电力电子电路的仿真,不仅展示了MATLAB/SIMULINK的强大功能,并且可以学习控制系统仿真的方法和技巧,研究电路的原理和性能。
4.2仿真电路
4.2.1带阻感性负载的仿真
启动MATLAB7.1,进入SIMLINK后新建文档,根据晶闸管三相桥式整流电路的结构,在模型窗口建立主电路仿真模型,绘制加入同步装置和脉冲触发器等的三相桥式整流系统模型如图4-1所示。
双击各模块,在建立的对话框内设置相应的参数。
图4-1三项桥式整流仿真模型
1、通用桥臂参数的设置
通用变换器桥模块是由6个功率开关元件组成的桥式通用三相变换器模块。
功率电子元件的类别和变换器的结构可以通过对话框进行选择。
功率电子元件和变换器的类型有diode桥、thyristor桥、mosfet-diode桥、igbt-diode桥、ideal-switch桥,桥的结构有单相、两相和三相。
仿真模块的图标、输入和输出
2、同步脉冲触发器
同步脉冲触发器模块用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管,同步6脉冲触发器可以给双脉冲,双脉冲间隔为60度。
触发器输出的1~6好脉冲依次送给三相全控整流桥对应标号的6个晶闸管。
如果三相整流桥模块使用SIMPOWERSYSTERMS工具箱中的电力电子库中的通用整流桥臂模块,则同步6脉冲器的输出直接和三相整流桥的脉冲输入端相连。
同步脉冲触发器包括同步电源和6脉冲触发器两个部分,6脉冲触发器模型是通过附加控制模块(EXTRASCONTROLBIOCKS)中的控制模块(CONTROLBLOCKS)库中的6脉冲同步触发器(SYNCHRONIZED6-PULSEGENERATOR)来实现的,它包括5个输入端和1个输出端,各部分功能如下所示,其6脉冲触发器模型如图所示;
Alpha_deg:
此端子为移相控制角信号的输入端,单位是度。
AB、BC、CA:
三相电源的三线电压输入,同步线电压就是整流桥的三相交流电压的线电压。
BLOCK:
触发器控制端,输入为0时,开放触发器,输入大于0时,则锁存触发器。
故用于与触发器模块的开通与封锁操作。
PLUSE:
6脉冲输出信号。
3、常数模块参数的设置
常数模块的图标如图所示;
该模块只有一个输出端,所以只要改变参数对话框的数值的大小,即可改变触发信号的控制角。
4.3仿真结果
1、当R=2.L=0.01时
a=30°、60°、90°、120°、150°时的波形及谐波分析图分别如下
2、当R=2,L=0.1时
a=30°、60°、90°、120°、150°时的波形及谐波分析图分别如下
3、当R=20,L=0.01时
a=30°、60°、90°、120°、150°时的波形及谐波分析图分别如下
仿真波形分析:
我们做的是三相桥式全控整流及逆变电路(阻感性负载)仿真,由于电感的作用,负载电流波形稳定为平直,当电感足够大的时候,负载电流的波形可近似为一条水平线。
而当电阻负载过大起主要作用时,负载电流的波形则近似与负载电压波形相似。
当a=30°、60°时,变流装置工作在整流状态,负载电压虽然波动,但为正值;当a=90°时,变流装置工作在中间状态,负载电压波形以横坐标为轴,上下对称波动,平均值为0,可以看出阻感性负载时三相桥式全控整流电路的移相范围0~90°;当a=120°、150°时,变流装置工作在逆变状态,负载电压为负值波动;负载电流方向不变,负载电压方向的变化致使能量传递方向的改变。
5、结论
通过对电力电子的仿真和分析,可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角α和负载特性的影响,在应用Matlab的可视化仿真工具simulink对三相桥式全控整流电路的仿真结果进行了详细分析,并采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较,进一步验证了仿真结果的正确性。
采用MatlabSimulink对三相桥式全控整流电路进行仿真分析,避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程,得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。
应用Matlab/Simulink进行仿真,在仿真过程中可以灵活改变仿真参数,并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。
在仿真过程中又必须的时时细心,无论是最初的方案的选取还是后来的参数设置。
6、参考文献
1.王兆安黄俊电力电子技术(第4版)机械工业出版社
2.黄忠霖黄京电力电子技术的MATLAB实践国防工业出版社
3.李维波MATLAB在电气工程中的应用实例中国电力出版社
4.林飞杜欣电力电子用用技术的MATLAB仿真中国电力出版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三相 整流 实验 报告
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)