鐘穎 榮軍 朱莉波 黃費濤 彭雨菲湖南理工學院信息與通信工程學院

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基于MATLAB的三相半波可控整流電路的仿真研究

鐘穎 榮軍 朱莉波 黃費濤 彭雨菲
湖南理工學院信息與通信工程學院

摘要：闡述了三相半波可控整流電路的工作原理，在MATLAB／Simulink中建立了其仿真模型，并給出了在純電阻和阻感性負載情況下觸發(fā)延遲角為不同情況下的仿真波形，最后對仿真結(jié)果進行了比較分析，為三相半波可控整流電路在實際工程中的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵字：三相半波可控整流電路 阻感性負載 觸發(fā)角 仿真

三相半波可控整流電路是多相整流電路中最基本也是最簡單的一種。但是在實際電路中并不常見，原因在于其變壓器次級邊三相流過直流，很容易導致變壓器直流磁化，使變壓器失效。但是由于其結(jié)構(gòu)簡單，如果能熟練掌握其工作原理，對于學好以及掌握好三相橋式可控整流以及其它大功率多相整流電路非常重要，比如三相橋式可控整流就是由2個三相半波可控整流電路組成。正因為以上原因，本文詳細地介紹了三相半波可控整流電路的工作原理，然后在MATLAB／Simulink環(huán)境中對其進行了建模與仿真，并給出了在兩種負載條件下（純電阻和阻感性負載）的各種波形，并對其進行了詳細分析。

1　三相半波可控整流電路的工作原理

介紹三相半波可控整流電路圖（電阻性負載） Ll，2|，電路由整流變壓器，、共陰極晶閘管組（VTl、VT2、VT3）、負載R以及觸發(fā)電路組成，其中電阻R可以為純電阻負載，也可以為阻感性負載。變壓器副邊開關(guān)器件采用三個半控型器件一晶閘管，此時電路中需要設(shè)計觸發(fā)電路才能使晶閘管導通。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，該電路就成為三相半波不可控整流電路。此時，三個二極管對應(yīng)的相電壓中哪一個的值最大，則該相所對應(yīng)的二極管導通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓。一周期中三個二極管輪流導通，每管各導通120。。在相電壓的交點處，均出現(xiàn)了二極管的換相，稱這些交點為自然換相點。自然換相點是各相晶閘管能觸發(fā)導通的最早時刻，將其作為計算各相晶閘管觸發(fā)角Q的起點，即以=00，要改變觸發(fā)角只能是在此基礎(chǔ)上增大它。若在自然換相點處觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管導通，則電路的工作情況與二極管整流工作情況一樣。當觸發(fā)角Ⅸ＜30。時，負載電流處于連續(xù)的狀態(tài)，各相導通120。。當d=30。，負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各相仍導電120。。如果伉＞30。，當導通一相的相電壓過零變負時，該相晶閘管關(guān)斷。此時下一相晶閘管雖然承受正向電壓，但它的觸發(fā)脈沖還未到，不會導通，因此輸出電壓、電流均為零，直到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止，這樣，負載電流出現(xiàn)斷續(xù)的情況。若僅角繼續(xù)增大，整流電壓越來越小，d=150時，整流輸出電壓為零。當圖l中的負載為阻感性負載情況下，當?！?0。時，整流電壓波形與電阻負載時完全相同，原因在兩種負載情況下，負載電流均連續(xù)。但是當伉＞30。時，負載波形完全不一致。以a=60。為例來解釋波形不一致的原因。當變壓器副邊電壓u2過零時，由于電感的存在，阻止電流下降，因而晶閘管VTl繼續(xù)導通，直到下一相晶閘管VT2的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生環(huán)流，由vT2導通向負載供電，同時向VTl施加反向電壓使其關(guān)斷。這種情況下輸出負載電壓甜d的波形中出現(xiàn)負的部分，若伉增大，“d的波形中負的部分增多，至僅=90。等于時，“d的波形中正負面積相等，“d的的平均值為零。

2　三相半波可控整流電路在MATLAB／Simulink的建模與仿真

2.1三相半波可控整流電路的仿真模型

三相半波可控整流電路主要由交流電源、晶閘管、RLC負載和觸發(fā)器等構(gòu)成∽咱J，其在

MATLAB／SimuliIll（的仿真模型如圖2所示。三相半波可控整流電路的仿真模型使用SimPowersvstems模型中的三相電壓電流測量模塊，用來測量電路中的瞬時電壓和電流。仿真參數(shù)設(shè)置為：輸入電壓為三相交流電壓220V，頻率為50Hz；變壓器參數(shù)設(shè)置原邊

電壓為220V，副邊電壓為100V，均為有效值；RLC負載參數(shù)設(shè)置為電阻為2Q，電感為0．01H；觸發(fā)延遲角a分別為0。、300、和600。

3　結(jié)束語

本文首先對三相半波可控整流電路的工作原理進行了分析，然后在Matlab／Simulink中對其在純電阻和阻感性負載情況下進行了建模與仿真，最后對仿真結(jié)果進行了詳細的比較分析，分析結(jié)果表明，計算機仿真軟件能夠清楚和直接地反映電路的實際特性，為三相半波可控整流電路的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

［1］王兆安，劉進軍．電力電子技術(shù)［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2000．

［2］趙良炳．現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京：清華大學出版社，1995．5．

［3］肖松松，榮軍，李翔，等．三相橋式全控整流電路的建模與仿真電子技術(shù)［J］．2014（1）：17—19．

［4］謝濤，榮軍，何凱，等．單相橋式整流電路在MATLAB中的建模與仿真［J］．電子技術(shù)，2014（3）：19—22．

［5］洪乃剛．電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)MATLAB的仿真［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006．