题目：三相桥式全控整流电路仿真

1、题目：三相桥式全控整流电路仿真 利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。输入三相电压源， 线电压 380V, 50Hz，内阻 0.001 欧姆。可用“ Universal Bridge” 模块。 一、带电阻负载的仿真。负载为电阻1欧姆。仿真时间0.2s。改变触发角alpha, 观察并记录alpha=30 90 120度时Ud、Uvt1、Id的波形。并画出电路的移相 特性 Ud=f(alpha)。 仿真模型如下所示： V-alue A. alpha=30 时 I EM 晶闸管T1的电压Uvt1 (最小分度为0.01s) 1 / 21 B. alpha=90 时 晶闸管T1

2、的电压Uvti （最小分度为0.01s） C. alpha=120 时 直流侧电压Ud,记录此时电压值为0.00184V（约为0V）（最小分度为0.01s） 直流侧电流Id （最小分度为0.01s） 晶闸管T1的电压Uvti （最小分度为0.01s） 画出电路的移相特性 Ud=f（alpha）。（记录数据表格如下） 触发角alpha （度） 输出平均电压 0 496.3 10 512.4 20 510 30 496.8 40 480.9 50 470.3 60 419.2 70 229.4 80 133.8 90 73.16 100 0.00451 110 0.00243 120 0.0018

3、4 移相特性曲线如下所示: 实验结果分析：由仿真波形得知，当触发角小于等于90时，由于是纯电阻性 负载，所以Ud波形均为正值，直流电流Id与Ud成正比，并且电阻为1欧姆, 所以直流电流波形和直流电压一样。随着触发角增大，在电压反向后管子即关断， 所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角 大于60后Ud波形出现断续。而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小， 最后在120时几乎趋近于0。对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的 为反向阻断电压。移相范围为 0120。 二、1、带阻感负载的仿真。 R=1欧姆，L=10mH，仿真时间0.2s。不接续 流二极管。改变触发

4、角alpha，观察并记录alpha=30 60 90度时Ud,Uvti,ld的波形。 并画出电路的移相特性 Ud=f(alpha)。 仿真模型如下所示： + Woltage Me-Mre-me-mtZ IQ电 hfhpH: 匸 qrrdMH ppla* fr-Pul 円 H Thr陀”州昭* S7ur Uhrverfal Bridge- =珂 匚urre-rrt He-aturement Strit-s RLC Branch 5-npa DLqalwv KB B. alpha=60 时， 直流侧电压Ud,记录此时电压值为417.9V （最小分度为0.01s） C. alpha=90 时， 直流

5、侧电压Ud,记录此时电压值为103.5V （最小分度为0.005s） 直流侧电流Id （最小分度为0.01s） 晶闸管T1的电压Uvti （ 0.01s） 画出电路的移相特性 Ud=f（alpha）（记录表格如下） 触发角alpha （度） 输出平均电压 0 496.9 10 513.2 20 510.3 30 496.1 40 489.9 50 469.7 60 417.9 70 300.6 80 191.8 90 103.5 100 43.46 110 14.07 移相特性曲线如下所示: 实验结果分析：对于阻感性的负载，当触发角小于60时，整流输出电压波形 与纯阻性负载时基本相同，所不同的

6、是，阻感性负载直流侧电流由于有电感的滤 波作用而不会发生急剧的变化，输出波形较为平稳。而当触发角大于等于60 小于90时，由于电感的作用，延长了管子的导通时间，使Ud波形出现负值, 而不会出现断续，所以直流侧输出电压会减小，但是由于正面积仍然大于负面积， 这时直流平均电压仍为正值。当触发角大于 90时，由于id太小，晶闸管无法 再导通，输出几乎为0。工作在整流状态，晶闸管所承受的电压主要为反向阻断 电压。移相范围为090。 2、当触发角为30度时，从第六个周期开始移去 A相上管的触发脉冲，观 察并记录移去触发脉冲后Ud,Uvt,ld的波形。并分析故障现象。 直流侧电压Ud （最小分度为0.02

7、s） 直流侧电流Id （最小分度为0.02s） 晶闸管T1的电压Uvti （ 0.02s） 0.06 Dd O.i2 36 实验结果分析：当移去 A相上管的触发脉冲后，A相上管不能正常的导通，这 就使得C相上管所加电压仍为正向电压而无法正常的关断，持续导通一段时间 后，B相电压变为正，C相上管立即关断，随后B相触发脉冲到来，B相正常触 发导通，再后来C相正常触发导通。对于T1管来说，由于不能正常的导通，所 以，其输出电压在当应该为交替的相电压， 而不会出现导通时那样持续一段时间 为0。对于输出直流电流来说，由于有一相不能正常的输出，所以会使其平均值 减小，并且出现较大的波动。 三、带阻感负载的

8、仿真 R=1欧姆丄=10mH。仿真时间0.2s。接续流二极管。 改变触发角alpha观察并记录alpha=30 60 90度时Ud,Uvt,ld的波形。并画出电路 的移相特性Ud=f(alpha)。 仿真模型如下所示： Mo-an A. alpha=30 度时； 晶闸管T1的电压Uvti （最小分度为0.01s） B. alpha=60度时； 直流侧电压Ud,记录此时电压值为11.3V （最小分度为0.01s） 晶闸管T1的电压Uvti （最小分度为0.01s） C. alpha=90度时； 直流侧电压Ud,记录此时电压值为68.22V （最小分度为0.01S 晶闸管T1的电压Uvti （最小

9、分度为0.01s） 画出电路的移相特性 Ud=f（alpha）（记录数据表格如下） 触发角alpha （度） 输出平均电压 0 509.9 10 502.9 20 479.6 30 442.2 40 391.7 50 329.2 60 256.1 70 182.6 80 119.5 90 68.22 100 0.003169 110 0.002015 120 0.0011116 移相特性曲线如下所示: 600 实验结果分析：由于是阻感性负载，所以电感能够使电流输出平稳；在没有续流 二极管的情况下，晶闸管的导通时间得到延长，而当加入续流二极管后，电流通 过二极管续流，二极管续流功率损耗较小，这时

10、输出电流相对来说就较不加续流 二极管时要小，而输出电压相对来说却要大些。 四、带反电动势负载。 将负载改为直流电源E=40V，R=2欧姆。接平波电 抗器Ld=10mH,观察并记录不同alpha时输出电压Ud和Id的波形。 仿真模型如下所示 DrtinuDudi Ri：日活叩小 Univarsjl Brdgc M-sA-suri :- Vah-3QE! Me-asur -Di-g Mean vdi+e n Me-an iru? 门砧茜 Measjiti-k?rci 卩 /dt*ae Measurement Three-Phase Source BC SyrtthrariEefJ Ct-Pulso

11、- SQrriiratDf- 匚Lirrnt Moapjrnrriorfc 宝昨T t DC Vdtne- Sourre .|.刊 11 A. alpha=30 度时； 直流侧电压Ud （最小分度为0.01s） B. alpha=60 度时; 120 100 60 SO 40 30 打 20 _ . ao2 a.M 006 cos o) 0112 au aie aii ai C. alpha=84 度时； 直流侧电压Ud （最小分度为0.02s） II!LL丄：I. 0AO20.04DOG0080.10.12016U1SA2 直流侧电流Id （最小分度为0.02s） D. Alpha=86 度

12、时； 直流侧电压Ud （最小分度为0.02s） 11r w5KoidiQgrig 直流侧电流Id （最小分度为0.02s） E. Alpha=86.5 度时； 直流侧电压Ud （最小分度为0.02s） F. Alpha=90 度时; 也在原来的基础上减小。由理论的计算可以知道，当触发角 =86.5。时输出直流 电压近似为40V，这时晶闸管两端电压没有达到导通要求， 所以这时输出电流近 似为0。随着触发角的增大，输出电压越接近 40V，输出电流也更接近于0。 五、交流侧电抗的影响。直流侧为电阻负载，1欧姆。交流侧串联O.lmH电 感，观察记录直流电压、交流电流和整流器出口的交流电压波形， 计算直

13、流电压 降落值。 仿真模型如下所示：（30度为例） Canbnuduf- hree-Ptiew Wsxkib jqtag Mmnnt4 3E Hi i| 4SD4ffy Mew Value- EC p|uHftS- c* -HE4xk Synctircinizecl fi-RjIsn- GEnEr-stor Current McnEurement 交流电流Id （最小分度为0.02s） 整流器出口的交流电压如下: 由仿真结果记录：直流侧平均电压 Ud=418.3V ； 而由实验一得到的交流侧纯阻性负载时，Ud=496.8V 故电压降落为78.5V。 实验结果分析：把所有交流侧的电感都折算到变压器的副边，用一个集中的电感 Lb来代替