本文在對三相橋式全控整流電路理論分析的基礎(chǔ)上，建立了基于Simulink的三相橋式全控整流電路的仿真模型，并對其帶電阻負載時的工作情況進行了仿真分析與研究。通過仿真分析也驗證了本文所建模型的正確性。
1. 三相橋式全控整流電路的工作原理
三相橋式全控整流原理電路結(jié)構(gòu)如圖 1所示。三相橋式全控整流電路是應(yīng)用最廣泛的
整流電路，完整的三相橋式整流電路由整流變壓器、6個橋式連接的晶閘管、負載、觸發(fā)器
和同步環(huán)節(jié)組成（見圖 1-1）。6個晶閘管以次相隔 60度觸發(fā)，將電源交流電整流為直流電。
三相橋式整流電路必須采用雙脈沖觸發(fā)或?qū)捗}沖觸發(fā)方式，以保證在每一瞬時都有兩個晶閘
管同時導(dǎo)通（上橋臂和下橋臂各一個）。整流變壓器采用三角形/星形聯(lián)結(jié)是為了減少 3的整
倍次諧波電流對電源的影響。
元件的有序控制，即共陰極組中與 a、b、c三相電源相接的三個晶閘管分別為 VT1、
VT3、VT5，共陽極組中與 a、b、c三相電源相接的三個晶閘管分別為 VT、VT。它們可構(gòu)
成電源系統(tǒng)對負載供電的 6條整流回路，各整流回路的交流電源電壓為兩元件所在的相間
的線電壓。
2. 基于 Simulink三相橋式全控整流電路的建模
三相橋式全控整流電路在 Simulink環(huán)境下，運用 PowerSystemBlockset的各種元件
模型建立了三相橋式全控整流電路的仿真模型，仿真結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示：
在模型的整流變壓器和整流橋之間接入一個三相電壓 -電流測量單元 V-I是為了觀測
方便。整流器的輸出電壓和電流是通過多路測量器測量負載的電壓和電流來實現(xiàn)的，當(dāng)然也
可以用電壓和電流測量單元直接檢測整流器輸出單位和電流。在整流器工作中保證觸發(fā)脈沖
與主電路同步很重要，仿真使用的 6脈沖發(fā)生器是在同步電壓過零時作為控制角 a=0的位
置，因此在整流變壓器采用△/Y-11聯(lián)結(jié)時，同步變壓器也可以采用△/Y-11聯(lián)結(jié)，同步信
號的連接如圖 2-1所示。在同步信號關(guān)系難以確定時，可以發(fā)揮仿真的特點，將三相同步信
號以不同的順序連接到 6脈沖發(fā)生器的 AB、BC、CA3個同步輸入端，然后運行該模型，觀
察整流器輸出電壓波形，如果電壓波形在一周期中 6個波頭連續(xù)規(guī)則，則該整流器的同步是
正確的。負載和控制角可以按需要設(shè)定。
3. 設(shè)置模型參數(shù)
三相橋式全控整流電路，電源相電壓為 220V，整流器輸出電壓為 100V（相電壓），
觀察整流器在不同負載，不同觸發(fā)角時整流器輸出電壓、電流波形，測量其平均值。
1、電阻負載（R的值為 5歐姆、a=30）
（1）設(shè)置模型參數(shù)如下：
1）電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值 380V，頻率為 50HZ，相位分別為 0、-120、
-240.
2）整流器變壓器參數(shù)設(shè)置：一次繞組聯(lián)結(jié)（ wingding
1
connection）選擇
Delta(D11),線電壓為 380V；二次繞組聯(lián)結(jié)（wingding 2 connection）選擇 Y，線電壓為
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173v，在要求不高時變壓器容量、互感等其他參數(shù)可以保持默認值不變。
3）同步變壓器參數(shù)設(shè)置：一次繞組聯(lián)結(jié)（wingding 1 connection）選擇 Delta(D11),
線電壓為 380V；二次繞組聯(lián)結(jié)（wingding 2 connection）選擇 Y，線電壓為 15v，其他
參數(shù)可以保持默認值不變。
4）三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認值。
5）RLC負載參數(shù)設(shè)置：R的值為 5歐姆，C的值為 inf。
6）6脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為 50HZ，脈沖寬度取 1，選擇雙脈沖觸發(fā)方式。
7）觸發(fā)角設(shè)置：給定 alph設(shè)置為 30.
4. 仿真并觀察結(jié)果
設(shè)置的仿真參數(shù)如下：仿真時間為 0.06S，數(shù)值算法采用 ode15。仿真參數(shù)設(shè)置完成
后即可啟動仿真，得到的仿真的如圖 4-1~4-6圖所示。
和電流波形（圖下部）相比較，整流后的電壓是直流，而且波形與三相輸入電壓波形相對應(yīng)。
整流電壓平均值（見圖 4-3）與計算值 Ud=2.34*100cos30V=202.6V相符。因為是電阻負載，
整流后的電壓和電流波形相同，但 Y軸坐標(biāo)不同。圖 4-4到圖 4-6所示分別為整流器交流側(cè)
的電流波形。改變控制角可以觀察在不同控制角下整流器的工作情況。
1. 電阻電感負載（R的值為 5歐姆、L的值為 0.01h、a=60）
在圖 2-1中修改負載 RLC參數(shù)，R的值為 5歐姆，L的值為 0.01H，C的值為 inf，
同時將觸發(fā)角設(shè)置為 60.為了觀察整流器輸入電流和輸出電壓的諧波，在仿真模型中增加了
傅立葉（Fourier）分析模塊，修改后的仿真模型如圖 4-7所示。
在仿真參數(shù)中設(shè)置仿真時間為 0.16S，重新啟動仿真，即可得到阻感負載時整流器
輸出電壓和電流，如圖 4-8a、4-8b、4-8c所示：
分析觀察到的結(jié)果：由于電感是儲能元件，電感中電流（見圖 4-8c）有以上升的過程，
在啟動仿真 0.01s以后電流進入穩(wěn)定狀態(tài)，電流的脈動很少。
5. 結(jié)論
本文在對三相橋式全控整流電路理論分析的基礎(chǔ)上，利用 MATLAB面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思
想和電氣元件的仿真系統(tǒng)，建立了基于 Simulink的三相橋式全控整流電路的仿真模型，并
對其進行了仿真研究。在對三相橋式全控整流電路帶電阻負載時的工作情況進行仿真分析的
基礎(chǔ)上，驗證了當(dāng)觸發(fā)角為 30度時 ，負載電流是連續(xù)的；當(dāng)觸發(fā)角為 60度時時，負載電
流不連續(xù)。這與當(dāng)觸發(fā)角 0<a<60時 ，負載電流是連續(xù)；當(dāng)觸發(fā)角大于等于 60度時 ，負
載電流是不連續(xù)相符。通過仿真分析也驗證了本文所建模型的正確性。
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