三相全橋不控整流電路的設(shè)計(jì)..

1、武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書1三相全橋不控整流電路的設(shè)計(jì)1三相整流的原理和參數(shù)計(jì)算1.1 三相不控整流原理三相橋式不控整流電路的原理圖如圖 1-11-1 所示。該電路中，某一對二極管導(dǎo)通是，輸 出直流電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，改線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng) 沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載供電，u ud按指數(shù)規(guī)律下降。設(shè)二極管在距線電壓過零點(diǎn).角處開始導(dǎo)通，并以二極管 VDVD6和 vuvu 開始同時(shí)導(dǎo)通的時(shí) 刻為零點(diǎn)，則線電壓為U Uab二 6U6U2sinsin（，（，t t 7 7）在 t=0t=0 時(shí)，二極管 VDVD6和 VD_VD_,”始導(dǎo)通，直流側(cè)電壓等于 u u

2、ab;下一次同時(shí)導(dǎo)通的一對 管子是 VDVD1和 VDVD2，直流側(cè)電壓等于 u uac。著兩段導(dǎo)通過程之間的交替有兩種情況，一種是 VDVD1和 VDVD2同時(shí)導(dǎo)通之前和 VDVD6和。1是關(guān)斷的，交流側(cè)向直流側(cè)的充電電流 i id是斷續(xù)的； 另一種是 VUVU 直導(dǎo)通，交替時(shí)由 VDVD6導(dǎo)通換相至 VDVD2導(dǎo)通，i id是連續(xù)的。介于兩者之間的 臨界情況是，VDVD6和 V VU U同時(shí)導(dǎo)通的階段與 VDVD1和 VDVD2同時(shí)導(dǎo)通的階段在t，二二 處恰 好銜接起來，i id恰好連續(xù)，可以確定臨界條件wRCwRC = =、3 3當(dāng) wRCwRC 、一 3 3 和 wRCwRC 一、3

3、3 分別是電流 i id斷續(xù)和連續(xù)的條件。由分析可知，當(dāng)空載時(shí)，輸出電壓平均值最大，為 U Udh.fh.f6U6U2= =2.45U2.45U2。隨著負(fù)載加 重，輸出電壓平均值減小，至WRC-、3 進(jìn)入 i id連續(xù)情況后，輸出電壓波形成為線電壓的包 絡(luò)線，其平均值為 U Ud=2.34U=2.34U2?？梢姡琔 Ud在 2.34U2.34U22.45U2.45U2之間變化。1.2 參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算由設(shè)計(jì)要求輸出電壓為 400V,400V,空載是輸出電壓平均值最大，為 U Udi6Ui6U2=2.45U=2.45U2。隨著系統(tǒng)負(fù)載加重，輸出電壓平均值減小，至WRC-、3 進(jìn)入 i id連續(xù)情況

4、后，輸出電壓波形 成為線電壓的包絡(luò)線，其平均值為5 5 =2.346=2.346。取 U Ud= =2.4U2.4U2, ,由 U Ud=400V=400V 可知，U U2=167=167，則線電壓為 U Ua=290V=290V。武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書2圖1-1三相整流原理圖如圖所示，輸入三相電壓源，線電壓 290V,290V, 50Hz50Hz。整流橋采用二極管，是不可控元件，內(nèi)阻 0.0010.001 歐姆。直流濾波電容 33003300 卩 F F,負(fù)載為電阻。圖中的電容起到整流濾波的作用。如圖 R R 是負(fù)載電阻，當(dāng) R R 趨向于無窮大時(shí)，可以看作為負(fù)載為空載。分別設(shè)電阻R

5、 R 為1010、1 1 和 0.10.1 歐姆以及空載。2建模與仿真2.1 輸出電壓的仿真如圖 2-12-1 所示，建立仿真模型。:覽 rgj 1圖2-1仿真模型武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書32.1.1 電路空載仿真仿真模型為如圖為 2-22-2 所示武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書4Sxci圖2-2空載仿真模型由圖 2-22-2 所知，電壓平均值為 410.1V410.1V。直流電壓波形如圖 2-32-3 所示。圖2-3空載電壓輸出波形在空載時(shí)，電容不向外界放電，唯一的放電渠道是在整流輸出電壓從峰值往回降的階 段，所以得到的電壓為一條直線。武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書52.1.2 負(fù)載電

6、阻為 10 歐姆的仿真負(fù)載為 1010 歐姆的仿真模型為如圖為 2-42-4 所示XAT AE CParalllelRLCBrincnDisplay-B|- I站旺任Volttge Lleiiun! rent Mesn value圖2-4R=10的仿真模型由圖中可知電壓平均值為 399.4V399.4V負(fù)載R =10直流電壓波形如圖 2-52-5 所示。:krtnucuspo werguia- st- B- A孟紜武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書6圖2-5負(fù)載101電壓輸出波形武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書圖2-7負(fù)載R=11直流電壓波形7如果接上負(fù)載， 電壓會(huì)降低。 由于有電壓調(diào)整， 以及電容

7、的充放電， 電感的儲(chǔ)能， 會(huì) 發(fā)生振蕩，所以這個(gè)階段得到的電壓波形不是一條直線，是一條波動(dòng)的電壓曲線。2.1.3 負(fù)載電阻為 1 歐姆的仿真負(fù)載為 1 1 歐姆的仿真模型為如圖為 2-62-6 所示。圖2-6R=1的仿真模型由圖 2-62-6 可得電壓平均值為 390.1V390.1V。負(fù)載R=1直流電壓波形如圖 2-72-7 所示。pa:、erjj武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書1圖2-9負(fù)載R =0.11直流電壓波形8由圖 2-72-7 比較可知，負(fù)載電阻越小，獲得的電壓平均值越小。2.1.4 負(fù)載電阻為 0.1 歐姆的仿真負(fù)載為 0.10.1 歐姆的仿真模型為如圖為 2-82-8 所示武漢

8、理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書1圖2-9負(fù)載R =0.11直流電壓波形9輸出電壓輸出電壓、電流波形電流波形40035030025015010050-Q圖2-8R=0.1的仿真模型由圖 2-62-6 可得電壓平均值為 376.6V376.6V。負(fù)載R=0.1直流電壓波形如圖 2-92-9 所示powerjjA00.010 020 030.040 050 060.070 080.090仿真時(shí)間仿真時(shí)間s)武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書10分析仿真圖形和數(shù)據(jù)可以得出直流電壓和負(fù)載電阻的關(guān)系：空載時(shí)，輸出的直流電壓波形近似為直線，負(fù)載越大電壓的紋波越嚴(yán)重；隨著電阻的增大，電壓平均值越來越小。2.2 電流波

9、形的仿真分別仿真負(fù)載電阻為 1010、1 1 時(shí)的情況。記錄直流電流和 a a 相交流電流，并分析規(guī)律。仿真模型如圖2-102-10 所示2.2.1 負(fù)載電阻為 10 歐姆電流仿真a a 相交流電流波形，如圖 2-112-11 所示：圖 2-112-11 a a 相交流電流武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書直流電流波形如圖 2-142-14 所示,11直流電流波形如圖 2-122-12 所示,圖2-12直流電流波形2.2.2 負(fù)載電阻為 1 歐姆電流仿真a a 相交流電流波形，如圖 2-132-13 所示：圖2-13 1歐姆a相交流電流波形武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書如圖2-14 1歐姆直流電流

10、波形隨著負(fù)載的加大（1010、1 1），直流側(cè)的電流逐漸增大，且直流側(cè)電流起伏逐漸增大，波紋增加。同時(shí)，a a 相的電流也逐漸增大，并更接近正弦。當(dāng)負(fù)載為1010 時(shí)，直流側(cè)電流為斷續(xù)；負(fù)載為 1.671.67 時(shí)，直流側(cè)電流為臨界狀態(tài)；負(fù)載為 0.50.5 時(shí)，直流側(cè)電流為連續(xù)。2.3 平波電抗器的作用直流側(cè)加 1mH1mH 電感。分別仿真輕載 1010 歐姆和重載 0.50.5 歐姆時(shí)的情況，記錄直流和交 流電流波形，并計(jì)算交流電流的 THDTHD 仿真同樣負(fù)載條件下，未加平波電抗器的情況，并 加以比較分析。2.3.1 負(fù)載 10 歐姆加 1mH 電感圖 2-152-15 為仿真模型圖武漢

11、理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書a a 相交流電流波形圖為圖 2-182-18 所示，13a a 相交流電流波形圖為圖 2-162-16 所示,圖2-16負(fù)載10加1mH電感a相交流電流波直流電流波形如圖 2-172-17 所示，圖2-17負(fù)載10加1mH電感直流電流波形2.3.2 負(fù)載 0.1 歐姆加 1mH 電感武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書14直流電流波形如圖 2-192-19 所示, ,圖2-19負(fù)載0.1加1mH電感直流電流波形分析波形和 THDTHD 值，可知同樣負(fù)載條件下：有平波電抗器時(shí)，直流電流明顯平穩(wěn)很多； 有平波電抗器時(shí)，a a 相交流電流也平穩(wěn)很多；有平波電抗器時(shí)的 THDTH

12、D 較小，即有平波電抗 器可以減小整流器交流側(cè)電流的總諧波畸變率。取輸入線電壓為 290V,290V,輸出的直流電壓接近 400V,400V,此時(shí)負(fù)載電阻為 1010 歐姆，電容為33003300 卩 F F,電感為 1mH1mH圖2-18負(fù)載0.1加1mH電感a相交流電流波400035003000250015001000500世流波形世流波形10.1S0.2仿真時(shí)間3)0.250 3武漢理工大學(xué)能力拓展訓(xùn)練說明書153小結(jié)與體會(huì)通過這次的能力拓展訓(xùn)練，對 matlabmatlab 的使用更加熟悉。這學(xué)期的幾門課程設(shè)計(jì)的仿 真都使用到了這款軟件。我能力拓展做的題目是三相全橋不控整流電路的設(shè)計(jì)。

13、整流電路 我們已經(jīng)接觸很多了，所以對整流電路也很熟悉。我們一般使用的是橋式整流電路。在看到自己做的題目之后，給人的感覺就就是一個(gè)很基礎(chǔ)的電路圖。但開始的時(shí)候有 些糾結(jié)，因?yàn)轭}目里要求的是不控整流電路?？赡苁菍Ω拍畹纳瑁野巡豢卣鞯母拍?也忘記了。于是找到原來學(xué)的課本，一看其實(shí)就是用不可控元件二極管組成的橋式整流電 路。電路原理圖及其原理也就得以解決。接下來就是有關(guān)于仿真的問題了。雖說經(jīng)常用 matlabmatlab，但每次都會(huì)遇到新的問題。就那這次能力拓展訓(xùn)練來說，老師要 求橫縱坐標(biāo)要表明其代表的含義。我曾記得原來好像做過，但現(xiàn)在早忘記了。于是又早了 了原來的資料，加上同學(xué)的幫組，這一問題才得以解決。至于，用matlabmatlab 的建模和使用simulisimuli nknk 的仿真這一塊，我想主要的就是多這款軟件使用還是不夠熟悉，在尋找一些部件的時(shí)候，感覺花費(fèi)了很多的時(shí)間。但等到模型建立完后，剩下的工作就相當(dāng)較簡單，就是 一些調(diào)試的問題了。這次的能力拓展訓(xùn)練，加固了自己所學(xué)的知識(shí)。有些很基本的東西，有的忘記了，在 這次訓(xùn)練中得以加強(qiáng)。還有就是關(guān)于軟件的使用。不說自己會(huì)使用了，但比以前知道的更 多了?？傊?，雖然時(shí)間有點(diǎn)緊，但