三相6脈波整流電路的matlab仿真模型分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u15534三相6脈波整流電路的matlab仿真模型分析案例 135521.1仿真搭建 180921.2仿真結(jié)果及分析 51.1仿真搭建圖1三相6脈波整流電路matlab仿真的模型圖1所示為三相6脈波整流電路matlab仿真的模型。變壓器原邊接三相電網(wǎng)，變壓器副邊給三相6脈波整流電路供電[1]。三相6脈波整流電路由6個(gè)晶閘管構(gòu)成[14,15]。圖2三相交流電源參數(shù)的設(shè)置圖2為三相交流電源參數(shù)的設(shè)置，每一相電源的頻率為50Hz，電壓有效值為220V，。三相交流電源的相位差為120°[2,16]。圖3三相變壓器參數(shù)的設(shè)置圖3為三相變壓器參數(shù)的設(shè)置。變壓器變比設(shè)置為1，由于原邊交流電源的頻率為50Hz，因此變壓器的頻率也設(shè)置為為50Hz。原邊交流電源的有效值為220V，所以變壓器副邊的交流電壓有效值也為220V，即三相6脈波整流電路的U2為220V。圖4晶閘管參數(shù)的設(shè)置圖4為晶閘管參數(shù)的設(shè)置，晶閘管的內(nèi)阻設(shè)置為0.001Ω，通態(tài)壓降設(shè)置為0.8V，其他參數(shù)采用系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)。對于VT1，可以選擇Showmeasurementport可以測量它的電壓和電流。三相6脈波整流電路上橋臂的晶閘管VT1、VT3、VT5導(dǎo)通時(shí)間依次相差120°，下橋臂的晶閘管VT4、VT6、VT2導(dǎo)通時(shí)間也依次相差120°，同一橋臂的晶閘管導(dǎo)通時(shí)間相差180°，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角120°，每隔60°就換一次相[13,17]。圖5晶閘管脈沖發(fā)生器模塊圖5為晶閘管脈沖的發(fā)生器的模塊，模塊端口1為觸發(fā)角；端口二為三相交流電源的相位；端口3為脈沖封鎖端口，輸入為零意味著不封鎖，因此脈沖可以正常發(fā)出。圖6直流側(cè)負(fù)載模塊參數(shù)的設(shè)置圖6為直流側(cè)負(fù)載模塊參數(shù)的設(shè)置，可以選擇電阻電感電容負(fù)載進(jìn)行組合。由于是直流側(cè)負(fù)載，本設(shè)計(jì)采用電阻負(fù)載或者電阻電感負(fù)載。電阻R=2Ω，電感L=10mH。圖7平均值測量模塊參數(shù)的設(shè)置圖7為平均值測量模塊參數(shù)的設(shè)置，由于直流側(cè)是一個(gè)基波周期脈動(dòng)6次，需要對這六次進(jìn)行平均或者對一個(gè)脈動(dòng)的周期進(jìn)行平均。圖8powergui模塊參數(shù)的設(shè)置圖8為powergui模塊參數(shù)的設(shè)置，該模塊主要設(shè)置系統(tǒng)仿真運(yùn)行的算法，如果采用離散的算法，需要設(shè)置離散時(shí)間。本文采用離散的算法，離散時(shí)間為10us。1.2仿真結(jié)果及分析1、觸發(fā)角α=30°，帶電阻負(fù)載R=2Ω的仿真結(jié)果圖9直流側(cè)電壓ud的仿真波形圖9為直流側(cè)電壓ud的仿真波形，在一個(gè)周期內(nèi)有6個(gè)脈波，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所搭建三相6脈波整流電路的正確性。圖10直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形圖11直流側(cè)電流id的仿真波形圖12直流側(cè)電流id平均值的仿真波形對于三相6脈波整流電路，直流側(cè)電壓ud平均值的計(jì)算公式為進(jìn)一步可得直流側(cè)電流的平均值為圖10為直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形，由圖可以看出其值大約為443.7V，與理論值非常吻合。圖11為直流側(cè)電流id的仿真的波形，由于直流側(cè)負(fù)載為電阻，因此電壓與電流的波形形狀相同。圖12直流側(cè)電流id平均值的仿真波形，由圖可以看出其值大約為221.8A，與上文計(jì)算出的理論值吻合的很好。圖13變壓器副邊a相電流的仿真波形圖14晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形圖15晶閘管VT1電流的仿真波形圖13為變壓器副邊a相電流的仿真波形。當(dāng)晶閘管VT1導(dǎo)通時(shí)，變壓器副邊a相電流為正值，與直流側(cè)電流相同；當(dāng)晶閘管VT4導(dǎo)通時(shí)，變壓器副邊a相電流為負(fù)值，與直流側(cè)電流相反。當(dāng)兩個(gè)晶閘管均關(guān)斷時(shí)，變壓器副邊a相電流為零[3]。圖14晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形。當(dāng)晶閘管VT1導(dǎo)通時(shí)，其兩端電壓為零，并且一個(gè)基波周期只導(dǎo)通120°。當(dāng)晶閘管VT1關(guān)斷時(shí)，其兩端電壓為線電壓較大的片段的組合。仿真結(jié)果與理論值分析一致。圖15為晶閘管VT1電流的仿真波形。當(dāng)晶閘管VT1導(dǎo)通時(shí)，其電流和直流側(cè)電流相等，并且一個(gè)周期只導(dǎo)通120°，因此波形為兩脈波的形狀，該基波周期的其他時(shí)間段內(nèi)，電流為零。2、觸發(fā)角α=60°，帶電阻負(fù)載R=2Ω的仿真結(jié)果圖17直流側(cè)電壓ud的仿真波形圖18直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形圖19變壓器副邊a相電流的仿真波形圖20晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形圖21晶閘管VT1電流的仿真波形圖17至圖21為觸發(fā)角α=60°，帶電阻負(fù)載R=2Ω的仿真結(jié)果。圖17為直流側(cè)電壓ud的仿真波形，可以看出觸發(fā)角α=60°為直流側(cè)電壓連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)[4]。直流側(cè)電壓ud平均值的計(jì)算結(jié)果為圖18為直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形，由圖可知其值為254.7V，與理論值一致。圖19為變壓器副邊a相電流的仿真波形，圖20為晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形，圖21為晶閘管VT1電流的仿真波形。3、觸發(fā)角α=90°，帶電阻負(fù)載R=2Ω的仿真結(jié)果圖22直流側(cè)電壓ud的仿真波形圖23直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形圖24變壓器副邊a相電流的仿真波形圖25晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形圖26晶閘管VT1電流的仿真波形圖22至圖26為觸發(fā)角α=90°，帶電阻負(fù)載R=2Ω的仿真結(jié)果。圖22為直流側(cè)電壓ud的仿真波形當(dāng)觸發(fā)角增大到90°時(shí)，直流側(cè)電壓以及出現(xiàn)了斷續(xù)現(xiàn)象。直流側(cè)電壓平均值的計(jì)算結(jié)果為圖23為直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形，其值約為67.6V，與理論值計(jì)算一致。圖24為變壓器副邊a相電流的仿真波形，圖25為晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形，圖26為晶閘管VT1電流的仿真波形[5]。4、觸發(fā)角α=30°，帶阻感負(fù)載R=2Ω，L=10mH的仿真結(jié)果圖27直流側(cè)電壓ud的仿真波形圖28直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形圖29直流側(cè)電壓id的仿真波形圖30直流側(cè)電壓id平均值的仿真波形圖31變壓器副邊a相電流的仿真波形圖32晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形圖33晶閘管VT1電流的仿真波形圖27至圖33為觸發(fā)角α=30°，帶阻感負(fù)載R=2Ω，L=10mH的仿真結(jié)果。圖27為直流側(cè)電壓ud的仿真波形，圖28為直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形。由于直流電壓并未出現(xiàn)斷續(xù)，因此電壓波形以及電壓的平均值均與純電阻負(fù)載時(shí)相同。圖29為直流側(cè)電壓id的仿真波形由于大電感的存在，電流的波形不再與電壓波形一樣，電流波動(dòng)明顯減小。圖30為直流側(cè)電壓id平均值的仿真波形，由于直流側(cè)電壓的平均值不變，電阻不變，因此電流的平均值不變[5]。圖31為變壓器副邊a相電流的仿真波形，圖32為晶閘管VT1兩端電壓的仿真波形，圖33為晶閘管VT1電流的仿真波形。5、觸發(fā)角α=90°，帶阻感負(fù)載R=2Ω，L=10mH的仿真結(jié)果圖34直流側(cè)電壓ud的仿真波形圖35直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形圖36直流側(cè)電壓id的仿真波形圖37變壓器副邊a相電流的仿真波形圖34為直流側(cè)電壓ud的仿真波形，由圖可以看出，由于大電感的續(xù)流作用，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間增加，導(dǎo)致直流側(cè)電壓出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象。圖35為直流側(cè)電壓ud平均值的仿真波形，由于直流側(cè)電壓出現(xiàn)負(fù)值，與圖23相比，直流電壓的平均值減小。圖36為直流側(cè)電壓id的仿真波形，圖37為變壓器副邊a相電流的仿真波形，與圖24相比，電流基本上沒有斷續(xù)的現(xiàn)象。1.3總結(jié)本章主要介紹了如何搭建三相6脈波整流電路的matlab仿真模型，以及在多延遲角下的電壓電流波形。首先介紹了三相6脈波電路的整體仿真的模型圖以及各個(gè)模塊設(shè)置情況。隨后分別