五邑大学
电力电子技术课程设计报告
题 目： 三相桥式整流电路的MATLAB仿真
院 系 信息工程学院 专 业 轨道交通电气化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师
完成时间 2016年 11 月 17 日
电力电子技术课程设计报告
三相桥式整流电路的MATLAB仿真
一、 题目的要求和意义
利用MATLAB软件中的SIMULINK对三相桥式整流电路进行建模、仿真，设置参数，采集波形。具体要求如下：输入三相电压源，线电压取380V，50Hz，内阻0.004欧姆。利用六个晶闸管搭建三相桥式整流电路的模型。当负载分别为纯电阻负载和阻感负载时设置相关参数利用示波器查看仿真波形，并将ud、id、uVT1波形记录下来。
整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用得最为广泛的电路，不仅应用于一般工业领域，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强。利用matlab对三相桥式全控整流电路仿真，可以让我们进一步深入了解三相整流电路工作的每一个步骤，充分掌握三相整流电路，而对故障波形的采集与分析，锻炼我们解决电路出现问题时的能力，以使我们在实际工作中也能足够的理论知识去排除及解决各种电路故障，具有十分重要的意义。
二、 基本原理
三相桥式整流电路习惯将其阴极连接在一起的三个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（VT2、VT6、VT2）称为阳极组，如图1所示、
图1 三相桥式整流电路原理图
图1中a相电源的初相角是0，c相电源初相角是120度，b相电源的初相角是-120度。
三相半波整流时，在一个周期内，相电压最高值会交换三次，而三相全桥时，负载相当于接在两相的线电压上，而线电压的最高值每个周期会交换六次，线电压波峰的交点叫自然交换点，这就意味，当触发角α=0时，就能整流出一个周期内有六个波峰的直流电，它们的电压波形如图2
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图2 三相桥式整流电路带电阻（阻感负载）α=0°时的波形
这样只要六个晶闸管按照VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的导通顺序， 每个晶闸管导通60度，即可把三相交流电源整流为直流电。每个晶闸管的导通顺序如下表1所示
表1 晶闸管的导通顺序
六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。以线电压的过零点为时间坐标的零点，当负载为纯电阻负载是，只要触发角少于60°，负载电流就能连续。当为阻感负载时，此时负载电压连续，而负载电流的波动幅度的大小取决于电感的大小，当电感值比较大时，负载电流波动将会很小，当α>60°，即使线电压过零为负值时，相应的晶闸管仍会导通，即电流仍然是连续的。当α=90°时，线电压为正的导通部分与为负时的面积相等，则在一个周期内，负载电压为零，故阻感负载时，触发角不能大于90°。可得当整流输出电压连续时的平均值为（阻感负载α≤90°或电阻负载α?≤60°时）
Ud?1?3??2???3??6U2sin?td(?t)?2.34U2cos? 式1
3带电阻负载且α＞60°时，此时的负载电压和电流都不连续，整流电压平均值为：
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Ud?3??????3???6U2sin?td(?t)?2.34U2?1?cos(??)? 式2
3??三、 纯电阻和阻感负载仿真模型
1、 纯电阻负载
（1）仿真电路图如下图3所示
图3 三相桥式整流电路纯电阻负载仿真电路图
（2）参数设计
?三相电压源：线电压取380V，50Hz，内阻0.004欧姆 ?负载为纯电阻负载，电阻取10欧姆，仿真时间取0.10s
?脉冲信号发生器：脉冲宽度为20%的电源周期，触发角为60°及90，特殊触发角为55° 由上述参数，得出纯电阻负载时得ud、id、uVT1仿真波形如下图
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图4 α=60°时ud（红色曲线）与id（黄色曲线）的波形（纯电阻负载）
由图4知 α=60°时ud出现波形为零的点ud与id波形形状一样，且连续。由于电阻为10欧姆所以电压的峰值为电流峰值的10倍。
12???33??Ud??3??6U2sin?td??t??2.34U2cos??2.34?220?cos60??257.4V式 3
Ud?257.4A?25.74A?IdR10 式 4
图5 α=60°时 uVT1（红色曲线）的仿真波形（纯电阻负载）
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