三相橋式全控整流電路故障分析

1、三相橋式全控整流電路故障分析摘要：隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，整流電路在自動(dòng)控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路，由于整流電路涉及到交流信號(hào)、直流信號(hào)以及觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規(guī)電路分析方法顯得相當(dāng)繁瑣，高壓情況下實(shí)驗(yàn)也難順利進(jìn)行。Matlab提供的可視化仿真工具Simtlink可直接建立電路仿真模型隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，整流電路在自動(dòng)控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式

2、半控整流電路和三相橋式全控整流電路，由于整流電路涉及到交流信號(hào)、直流信號(hào)以及觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規(guī)電路分析方法顯得相當(dāng)繁瑣，高壓情況下實(shí)驗(yàn)也難順利進(jìn)行。Matlab提供的可視化仿真工具Simtlink可直接建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數(shù)，并且立即可得到任意的仿真結(jié)果，直觀性強(qiáng)，進(jìn)一步省去了編程的步驟。本文利用Simulink對(duì)三相橋式全控整流電路進(jìn)行建模，對(duì)不同控制角、橋故障情況下進(jìn)行了仿真分析，既進(jìn)一步加深了三相橋式全控整流電路的理論，同時(shí)也為現(xiàn)代電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。1電路的構(gòu)成及工作特點(diǎn)三相橋式全控整流電路原理圖。三相橋式全控整流

3、電路是由三相半波可控整流電路演變而來的，它由三相半波共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共陽極接法(VT1，VT6，VT2)的串聯(lián)組合。其工作特點(diǎn)是任何時(shí)刻都有不同組別的兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，構(gòu)成電流通路，因此為保證電路啟動(dòng)或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通，必須對(duì)不同組別應(yīng)到導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)加觸發(fā)脈沖，所以觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于3的寬脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)功率大，易使脈沖變壓器飽和，所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖；每隔3換相一次，換相過程在共陰極組和共陽極組輪流進(jìn)行，但只在同一組別中換相。接線圖中晶閘管的編號(hào)方法使每個(gè)周期內(nèi)6個(gè)管子的組合導(dǎo)通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT

4、6；共陰極組T1，T3，T5的脈沖依次相差23；同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脈沖相差，給分析帶來了方便；當(dāng)=O時(shí)，輸出電壓Ud一周期內(nèi)的波形是6個(gè)線電壓的包絡(luò)線。所以輸出脈動(dòng)直流電壓頻率是電源頻率的6倍，比三相半波電路高l倍，脈動(dòng)減小，而且每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路又可稱為6脈動(dòng)整流電路。同理，三相半波整流電路稱為3脈動(dòng)整流電路。0時(shí)，Ud的波形出現(xiàn)缺口，隨著角的增大，缺口增大，輸出電壓平均值降低。當(dāng)=23時(shí)，輸出電壓為零，所以電阻性負(fù)載時(shí)，的移相范圍是O23；當(dāng)O3時(shí)，電流連續(xù)，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通23；當(dāng)323時(shí)，電流斷續(xù)，個(gè)晶閘管導(dǎo)通小于23。2

5、3=3是電阻性負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。2建模及仿真2.1建模根據(jù)三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內(nèi)的模塊建立仿真模型，設(shè)置三個(gè)交流電壓源Va，Vb，Vc相位角依次相差120，得到整流橋的三相電源。用6個(gè)Thyristor構(gòu)成整流橋，實(shí)現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換。6個(gè)pulse generator產(chǎn)生整流橋的觸發(fā)脈沖，且從上到下分別給16號(hào)晶閘管觸發(fā)脈沖。2.2參數(shù)設(shè)置及仿真三相電源的相位互差120，交流峰值電壓為l00 V，頻率為60 Hz。晶閘管的參數(shù)為：Rn=O001，Lon=0000 1 H，Vf=0 V，Rs=50，Cs=25010-9。負(fù)載電阻性設(shè)R=45，電感性負(fù)載設(shè)L=1 H。脈沖發(fā)生器脈沖寬度設(shè)置為脈寬的50，脈沖高度為5 V，脈沖周期為0016 7 s，脈沖移相角隨著控制角的變化對(duì)“相位角延遲”進(jìn)行設(shè)置。(1)根據(jù)三相橋式全控整流電路的原理圖，對(duì)不同的觸發(fā)角會(huì)影響輸出電壓進(jìn)行仿真，負(fù)載為阻感特性。從以上仿真波形圖可知改變不同的控制角，輸出電壓在發(fā)生不同的變化。(2)由于高壓強(qiáng)電流的情