三相半波可控整流电路

一．实验目的

1）不同负载时，三相可控整流电路的结构、工作原理、波形分析。

2) 在仿真软件Matlab中进行三相半波可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形。

二．实验内容

（一）三相半波可控整流电路(纯电阻负载)

1.电路的结构与工作原理

1.1电路结构

三相半波可控整流电路（电阻负载）的电路原理图(截图)

1.2 工作原理

（1）在ωt1-ωt2区间，有Uu＞Uv，Uu＞Uw，U相电压最高，VT1承受正向电压， 在ωt1时刻触发VT1导通，导通角θ=120°，输出电压Ud=Uu。其他两个 晶闸管承受反向电压而不能导通。VT1通过的电流It1与变压器二次侧u相 电流波形相同，大小相等，可在负载电阻R两端测试。

（2）在ωt2-ωt3区间，有Uv＞Uu，V相电压最高，VT2承受正向电压，在ωt2时 刻触发VT2导通，Ud=Uv。VT1两端电压Ut1=Uu-Uv=Uuv＜0，晶闸管VT1 承受反向电压关断。

（3）在ωt3-ωt4区间，有Uw＞Uv，W相电压最高，VT3承受正向电压，在ωt3时刻触发VT3导通，Ud=Uw。VT2两端电压Ut2=Uv-Uw=Uvw＜0，晶闸管VT2承受反向电压关断。在VT3导通期间VT1两端电压Ut1=Uu-Uw=Uuw ＜0。这样在一个周期内，VT1只导通120°，在其余240°时间承受反向电压而处于关断状态。

2.建模

在MATLAB新建一个Model，命名为dianlu4，同时模型建立如下图所示：

三相半波可控整流电路（电阻负载）的MATLAB仿真模型

2.1模型参数设置

a.交流电源参数

b.同步脉冲信号发生器参数

Pulse Generator2 的参数

Pulse Generator 的参数

Pulse Generator1 的参数

d.示波器参数

在波形图中第一列波为流过晶闸管电流波形，第二列波为流过晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。

3仿真结果与分析

a.触发角α=0°，MATLAB仿真波形如下：

α=0°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图(截图)

b.触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：

α=30°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图(截图)

c.触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下：

α=60°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图(截图)

d.触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下：

α=90°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图(截图)

4小结

a =0时的工作原理分析：晶闸管的电压波形，由3段组成：

第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为UT1=0

第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，UT1=UU-UV=Uuv，为一段线电压。

第3段，在VT3导通期间，UT1=Uu-Uw=Uuw ，为另一段线电压。

a = 30时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界状态，各相仍导电120。

a > 30的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120 。

（二）三相半波可控整流电路(阻感性负载)

1.电路的结构与工作原理

1.1电路结构

变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形，为△/Y接法。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法 ，负载接电阻和电感。如图所示。

图32 三相半波可控控整流电路（阻感性负载）的电路原理图(截图)

1.2 工作原理

当α小于等于30°时相邻两项的换流是在原导通相的交流电压过负之前，其工作情况与电阻性负载相同，输出电压Ud波形，Ut波形也相同。由于负载电感的储能作用，输出电流Id是近乎平直的直流波形，晶闸管中分别流过幅度Id，宽度120°的矩形波电流，导通角θ=120°

当α大于30°时，假设α=60°，VT1导通，在U相交流电压过零变负后，由于未达到VT2的触发时刻，VT2未导通，VT1在负载电感产生的感应电动势作用下继续导通，输出电压Ud小于0，直到VT2被触发导通，VT1承受反向电压而关断，输出电压Ud小于Uv，然后重复U相的过程。

2.建模

在MATLAB新建一个Model，命名为dianlu4，同时模型建立如下图所示：

图33 三相半波可控整流电路（阻感性负载）的MATLAB仿真模型

2.1模型参数设置

a.交流电源参数

b.同步脉冲信号发生器参数

Pulse Generator1 的参数

Pulse Generator2 的参数

Pulse Generator3 的参数

c.示波器参数

示波器五个通道信号依次是：a通过晶闸管电流；b晶闸管电压；c电源电流;d通过负载电流；e负载两端的电压; f电源电压；g脉冲1；h脉冲2。

3 仿真结果与分析

a. 触发角α=0°，MATLAB仿真波形如下：

α=0°三相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）(截图)

b. 触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：

α=30°三相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）(截图)

c. 触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下：

α=60°三相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）(截图)

d. 触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下：

α=90°三相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）(截图)

4小结

 α≤30°时，整流电压波形与电阻负载时相同。

α＞30°时，u2过零时，VT1不关断，直到VT2 的脉冲到来才换流，由VT2导 通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断，因此ud波形中会出现负的部分。id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线。阻感负载时的移相范围为90°。