雷新穎

(西安航空學(xué)院 電氣學(xué)院 ，陜西 西安 710077)

1 引言

三相橋式全控整流電路常采用雙脈沖觸發(fā)方式。雙脈沖觸發(fā)方式指觸發(fā)一個晶閘管的連續(xù)兩次窄脈沖由同一個觸發(fā)脈沖放大電路提供。雙脈沖觸發(fā)方式采用鋸齒波同步觸發(fā)電路時，一個晶閘管第一個脈沖觸發(fā)時刻由自己的觸發(fā)電路確定，第二個脈沖觸發(fā)時刻由下一個晶閘管觸發(fā)電路確定。當(dāng)下一個晶閘管觸發(fā)電路形成自己第一個脈沖的時刻輸出一個信號給上一個晶閘管觸發(fā)脈沖放大電路，使其輸出第二個觸發(fā)脈沖，被稱為補(bǔ)發(fā)脈沖。所以可認(rèn)為一個觸發(fā)電路先后輸出的兩個脈沖為觸發(fā)脈沖和補(bǔ)發(fā)脈沖。這種雙脈沖觸發(fā)方式要求三相交流電源的相序為固定的，如果電源為反相序，觸發(fā)電路的次序也變反，使得補(bǔ)發(fā)和觸發(fā)次序變反，造成輸出錯誤。

本文采用Matlab/simulink軟件對此現(xiàn)象進(jìn)行仿真，對阻性負(fù)載情況下，不同α?xí)r的輸出電壓波形和輸出電壓平均值進(jìn)行研究和計算。

2 仿真電路

仿真電路如圖1所示。整個電路分為主回路和觸發(fā)電路。電源各相有效值設(shè)為220V，頻率設(shè)為50Hz。假設(shè)正相序為UC-UB-UA，反相序為UA-UB-UC。UA初相位設(shè)為0°，UB初相位設(shè)為-120°，UC初相位設(shè)為-240°，為了方便，主電路中沒有采用整流變壓器，負(fù)載設(shè)為阻型負(fù)載，設(shè)為10Ω。觸發(fā)電路的觸發(fā)同步信號由變壓器提供，變壓器的設(shè)置為Δ/Δ接線方式。觸發(fā)脈沖設(shè)為雙脈沖觸發(fā)方式，脈沖寬度τ設(shè)為9°。在觸發(fā)電路設(shè)置中將雙脈沖的連接方式改為[6 1 2 3 4 5]，即可使得補(bǔ)發(fā)和觸發(fā)次序變反。負(fù)載兩端的電壓由示波器觀察。算法采用ode23tb。

圖1 仿真電路圖

3 仿真結(jié)果

圖2 輸出電壓的波形(控制角α=0°)

圖3 輸出電壓的波形(控制角α=30°)

圖4 輸出電壓的波形(控制角α=55°)

圖5 輸出電壓的波形(控制角α=90°)

圖6 輸出電壓的波形(控制角α=150°)

經(jīng)過仿真發(fā)現(xiàn)：根據(jù)輸出電壓波形與正相序輸出電壓波形的關(guān)系，控制角α可分為3個范圍，分別是0°～50°、50°～60°、60°～180°。α在0°～50°范圍時，輸出電壓曲線與正相序在0°～50°范圍時輸出電壓曲線對應(yīng)相同；α在50°～60°范圍時，輸出電壓曲線與正相序α為0°輸出電壓曲線相同；α在60°～180°范圍時，輸出電壓曲線與正相序α在0°～120°范圍時輸出電壓曲線對應(yīng)相同。圖2～圖6是仿真出的不同α下輸出電壓的波形。

4 分析討論

原正相序為UC-UB-UA，觸發(fā)順序為VT5-VT4-VT3-VT2-VT1-VT6；反相序為UA-UB-UC，觸發(fā)順序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。反相序后兩個晶閘管的觸發(fā)順序變反，原后觸發(fā)的晶閘管變?yōu)橄扔|發(fā)，其觸發(fā)信號順序也變反。由于觸發(fā)電路之間補(bǔ)發(fā)信號的輸入輸出關(guān)系由硬件確定，原后輸出觸發(fā)脈沖的觸發(fā)電路變?yōu)橄容敵鲇|發(fā)脈沖的觸發(fā)電路，形成自己第一個脈沖的時刻送出補(bǔ)發(fā)信號。這樣各晶閘管的補(bǔ)發(fā)脈沖比觸發(fā)脈沖來的早60°，雙脈沖相當(dāng)整體前移60°。

當(dāng)α大于60°時，即α在60°～180°范圍時，實際α是設(shè)置α減去60°，其結(jié)果是α在60°～180°范圍時，輸出電壓曲線與正相序α在0°～120°范圍時輸出電壓曲線對應(yīng)相同。

輸出電壓的平均值為：

Ud≈2.34U2COS(α-60°) 60°?α?120°

Ud≈2.34U2(1+COSα) 120°<α?180°

α在0°～60°-τ(觸發(fā)脈沖寬度τ)范圍時，提前來到的補(bǔ)發(fā)脈沖作廢，但正常來到的觸發(fā)脈沖有效，開始時所有晶閘管被觸發(fā)。因此α在0°～50°范圍時，輸出電壓曲線與正相序在0°～50°范圍時輸出電壓曲線對應(yīng)相同。

輸出電壓的平均值為：

Ud≈2.34U2COS(α) 0°?α?60°-τ

α位于60°-τ～60°范圍時，觸發(fā)將延續(xù)到60°，忽略換向重疊角，相當(dāng)于觸發(fā)角為60°，輸出電壓曲線與正相序α為0°輸出電壓曲線相同。

輸出電壓的平均值為：Ud≈2.34U260°-τ?α?60°

5 結(jié)語

在阻性負(fù)載情況下，三相橋式全控整流電路反向序運(yùn)行時，當(dāng)α從0°增大時，輸出電壓平均值Ud由最大值減小，到60o-τ≤α≤60o時，Ud又變?yōu)樽畲笾?，α繼續(xù)增大時，Ud再由最大值減小，到α等于180°時，Ud為0，Ud出現(xiàn)兩次最大值。這些結(jié)果對三相橋式全控整流電路實際調(diào)試時，是否出現(xiàn)反向序工作和控制角的確定具有一定的指導(dǎo)意義。

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