三相橋式全控整流電路全面解析
隨著社會生產和科學技術的發展,整流電路在自動控制系統、測量系統和發電機勵磁系統等領域的應用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路,由于整流電路涉及到交流信號、直流信號以及觸發信號,同時包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件,采用常規電路分析方法顯得相當繁瑣,高壓情況下實驗也難順利進行。Matlab提供的可視化仿真工具Simtlink可直接建立電路仿真模型,隨意改變仿真參數,并且立即可得到任意的仿真結果,直觀性強,進一步省去了編程的步驟。本文利用Simulink對三相橋式全控整流電路進行建模,對不同控制角、橋故障情況下進行了仿真分析,既進一步加深了三相橋式全控整流電路的理論,同時也為現代電力電子實驗教學奠定良好的實驗基礎。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/180718.htm1 電路的構成及工作特點
三相橋式全控整流電路原理圖如圖1所示。三相橋式全控整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來的,它由三相半波共陰極接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共陽極接法(VT1,VT6,VT2)的串聯組合。
其工作特點是任何時刻都有不同組別的兩只晶閘管同時導通,構成電流通路,因此為保證電路啟動或電流斷續后能正常導通,必須對不同組別應到導通的一對晶閘管同時加觸發脈沖,所以觸發脈沖的寬度應大于π/3的寬脈沖。寬脈沖觸發要求觸發功率大,易使脈沖變壓器飽和,所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖;每隔π/3換相一次,換相過程在共陰極組和共陽極組輪流進行,但只在同一組別中換相。接線圖中晶閘管的編號方法使每個周期內6個管子的組合導通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6;共陰極組T1,T3,T5的脈沖依次相差2π/3;同一相的上下兩個橋臂,即VT1和VT4,VT3和VT6,VT5和VT2的脈沖相差π,給分析帶來了方便;當α=O時,輸出電壓Ud一周期內的波形是6個線電壓的包絡線。所以輸出脈動直流電壓頻率是電源頻率的6倍,比三相半波電路高l倍,脈動減小,而且每次脈動的波形都一樣,故該電路又可稱為6脈動整流電路。同理,三相半波整流電路稱為3脈動整流電路。α>0時,Ud的波形出現缺口,隨著α角的增大,缺口增大,輸出電壓平均值降低。當α=2π/3時,輸出電壓為零,所以電阻性負載時,α的移相范圍是O~2π/3;當O≤α≤π/3時,電流連續,每個晶閘管導通2π/3;當π/3≤α≤2π/3時,電流斷續,個晶閘管導通小于2π/3。23α=π/3是電阻性負載電流連續和斷續的分界點。
2 建模及仿真
2.1 建模
根據三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內的模塊建立仿真模型如圖2所示,設置三個交流電壓源Va,Vb,Vc相位角依次相差120°,得到整流橋的三相電源。用6個Thyristor構成整流橋,實現交流電壓到直流電壓的轉換。6個pulse generator產生整流橋的觸發脈沖,且從上到下分別給1~6號晶閘管觸發脈沖。
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