第四章 三相整流器电路的仿真
4.1三相桥式全控整流器的仿真
根据图3.1 三相桥式全控整流电路原理图，利用MATLAB软件在Simu2 link内的模块建立三相桥式全控整流电路仿真模型，如图 4.1所示，设置相位角依次相差120度的Va、Vb 、Vc三个交流电压源。交流电压到直流电压的转换由6 个Thyristor构成整流桥实现。整流桥的触发脉冲由6个pulse generator产生，6个pulse generator从上到下分别给1~ 6号晶闸管触发脉冲。
图4.1 三相桥式全控整流电路仿真模型
其中交流峰值电压定为100伏特，频率定为60赫兹。晶闸管的参数为：Cs=250×10-9，Rs=508，Vf=0伏，Lon=0.0001H，Rn= 0.0018。电阻性负载设R=45欧姆，电感性负载设L=1H。脉冲发生器脉冲宽度定为脉宽的50%，脉冲高度定为5伏特，脉冲周期定为0.0167秒，随着控制角的变化，脉冲移相角对“相位角延迟”进行设置。根据图3.1 三相桥式全控整流电路原理图，对不同的触发角β进行设置，并输出其电压波形图。触发角β分别为0°、60°、90°时的电压波形图如下：
图4.2 触发角β= 0°时的输出电压波形图
图4.3 触发角β= 60°时的输出电压波形图
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图4.4 触发角β= 90°时的输出电压波形图
由输出波形图，我们可以得到触发角的不同会影响输出电压的仿真和负载呈现阻感特性的结论。
4.2 三相PWM整流器的仿真
把三相PWM整流器的仿真在Simulink环境下进行。根据图3.2 PWM整流器模型电路和图3.3三相PWM整流器主回路原理图，制作PWM整流器的仿真框图如图4.5所示。我们将电路的三相电源相电压定为50伏特，网侧电感定为5mH、内阻定为0.5欧姆、直流侧滤波电容值定为2200PF、直流侧负载电阻定为50欧姆。在MATLAB软件仿真的相对精度设置为le5，仿真时定为0.15，对其他选项不进行设置。将PWM整流器的仿真框图中坐标转换、SVPWM的实现和PI调节器进行封装，作为子模块。
图4.5PWM整流器的仿真框图
仿真结果如图4.6-4.8，从图4.6可以看到网侧电流很好的跟随网侧电压，功率因数基本为1，实现了VSR在高功率因数下运行，验证了SVPWM的正确性。在如图4.6为网侧三相电流的波形中，三相电流呈现正弦波，相位相差120度。图4.8是直流侧电压，在VSR启动0.1秒内VSR即达到给定值150V，并在150V恒定值下平稳运行，由此可说明SVPWM的快速响应和可靠性。
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图4.6 网侧三相电流的波形
图4.7 A相电压波形与电流波形
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图4.8 A相直流侧输出电压
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第五章 三相PWM整流器的设计
5.1 主电路设计
主电路的设计主要包括输入电感的设计、功率器件的设计与选型、输出电容的设计与选型，这三个参数直接影响主电路的正常运行。
我们以一个功率是1KW的三相PWM整流器做实验。降压变压器、网侧电感、DSP控制器、负载组成其硬件部分。预测电流算法、快速算法的计算、电压空间矢量的PI调节等组成其软件部分。我们用50V作为输入的三相工频交流电压源相电压的有效值，输出直流定为150V，输出功率达1 KW，功率因数达到0.99。其工作框图如5.I所示：
图5.1 整流器工作框图
图5.2 三相电压型PWM整流器拓扑结构图
如图5.2所示，网侧电源电压分别为usa、usb、usc。Rs为回路电阻，直流侧滤波电容用Cs表示，Vdc为直流侧母线电压，直流侧等效负载电阻为R，Ls表示网侧滤波电感，io为直流负载电流，网侧输入电流分别为sa 、isb 、is。 5.2 功率器件的选择
功率晶体管具有饱和压降小以及电流容量大等优点，是功率器件中重要的一种器件。但是它在拥有这些优点的同时，也存在所需驱动功率大、开关损耗大、开关速度低和二次击穿等缺点。MOSFET的开关速度快，属于电压驱动，需要的驱动电流小，故损耗低，驱动电
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