陕西科技大学设计说明书 11
图3.1 电源参数的设置
设置好后可以在PSIM里得到如下波形：
图3.2 三相电源相电压波形
3.2 仿真时间的设置
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图3.3 仿真时间的设置
设定仿真时间为0.06s,即三个周期,如图3.3所示。
3.3 负载参数值的设置
由于整流出来的电流较大，原本的色环电阻功率太小，很容易被烧坏，所以需选用阻值较小的功率电阻。其中本设计采用R=30的功率电阻。
对于电阻负载，负载电流Id与Vd波形形状一样。而对于阻感负载，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。通常用下式来选电感：
L?1.46U2(mH) （3—1） Imin由于本设计要选足够大的电感，选L=200mH。
由于利用PSIM进行仿真时，不涉及晶闸管参数设定。但在实际应用，要根据额定电压Un和额定电流In来选择合适的晶闸管。选晶闸管在后面的计算中会涉及。
3.4 α=0°时的仿真参数设计
当触发角为30°时各晶闸管均在自然换相点处换相，即α=0°，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接的交流电压值最大的一个导通，而对于共阳极组的三个晶闸管则是阴极所接的交流电压值最小的一个导通，因此，在任意时刻，共阳极组和共阴极组各有一个晶闸管处于导通状态施加在负载上的电压为某一线电压
晶闸管VT1触发角度的设置如图3.4所示：
图3.3 触发脉冲角度的设置
根据触发脉冲的设置原则：六个晶闸管的脉冲按VT1 –VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序相位一次相差60°；共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°；同一相的上下两个桥臂，脉冲差180°。所以设置VT4触发脉冲角度为210 300，VT3触发脉冲角度为150 240，VT6触发脉冲角度为330 420，VT5触发脉冲角度为270 360，VT2触发脉冲角度为90 180。
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运行仿真，得到下列波形：
图3.4 α=0°时输出电压Ud和电流Id的波形
图3.5 α=0°时晶闸管VT1两端的电压电流的波形
图3.6 α=0°时a相电源的电流波形
晶闸管的开通过程由于内部正反馈过程需要时间，触发脉冲宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路触发脉冲应宽于60度，取触发角度为120度，在触发过程中，每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。 a)
波形分析
α=0°时，各晶闸管均在自然换相点处换相，各自然换相点既是相电压的交点，也是线电压的交点。从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最大的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压Ud为这个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压Ud的波形是线电压在正
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半周期的包络线。
由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，当电流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。电感的这种作用使得电流波形变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。
晶闸管VT1与电源a相直接相接，晶闸管在一个周期中有120°处于通态，240°处于断态，由于负载为阻感负载，故晶闸管处于通态时电压波形与相应时段Ud波形相同。晶闸管处于断态时，电压波形与相应时段与a相有关的线电压波形相同。 b) 参数计算
输出电压和电流的计算： 当α≤60°时，计算公式为
Ud?62?2???3??36U2sin?td?t （3—2）
??将上式化简得
Ud?2.34U2cos? （3—3） 将α=0，U2=220，带入上面的公式得 Ud=514.8V
Id?Ud—E （3—4） RR=30，Id=47.48A
对比所计算的数值和仿真结果图，两个结果一致。 c) 晶闸管额定电压的选择
断态重复峰值电压UDRM：断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正相峰值电压
反相重复峰值电压URRM反相重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反相峰值电压。
通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM和反相重复峰值电压URRM较小的标值作为该器件的额定电压。
晶闸管额定电压的计算公式为： UN?（2~3）min(URRM,UDRM) （3—5）
由仿真波形可以看出，min(URRM,UDRM)为峰值电压，U2为相电压的有效值，所以 UN?（2~3）6U2 取放大倍数2.5倍，UN=1077.78~1616.66V
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晶闸管额定电流的选择：
IVT?13Id （3—6）
IIN?（1.5~2）VT （3—7）
1.57取1.5倍，IN=Idvt=26.19~39.42
3.5
α=30°时的仿真参数设计
设计VT1:60 180,VT4:240 360,VT3:180 300,VT6:0 120,VT5:-60 60,VT2:120 240
图3.7 α=30°时的电路
运行仿真，得到下列波形：
图3.8 α=0°时输出电压Ud和电流Id的波形
图3.9 α=0°时晶闸管VT1两端的电压电流的波形
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