三相全桥不控整流电路的设计.docx
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三相全桥不控整流电路的设计
三相全桥不控整流电路的设计
1三相整流的原理和参数计算
1.1三相不控整流原理
三相桥式不控整流电路的原理图如图1-1所示。
该电路中，某一对二极管导通是，输出直流电压等于交流侧线电压中最大的一个，改线电压既向电容供电，也向负载供电。
当没有二极管导通时，由电容向负载供电，ud按指数规律下降。
设二极管在距线电压过零点「.角处开始导通，并以二极管VD6和vu开始同时导通的时刻为零点，则线电压为
Uab二6U2sin（，t7）
在t=0时，二极管VD6和VD_,”始导通，直流侧电压等于uab;下一次同时导通的一对管子是VD1和VD2，直流侧电压等于uac。
着两段导通过程之间的交替有两种情况，一种是VD1和VD2同时导通之前和VD6和▼。
1是关断的，交流侧向直流侧的充电电流id是断续的；另一种是VU—直导通，交替时由VD6导通换相至VD2导通，id是连续的。
介于两者之间的临界情况是，VD6和VU同时导通的阶段与VD1和VD2同时导通的阶段在「t，二二'处恰好衔接起来，id恰好连续，可以确定临界条件
wRC=、3
当wRC、一3和wRC一、3分别是电流id断续和连续的条件。
由分析可知，当空载时，输出电压平均值最大，为Udh.f6U2=2.45U2。
随着负载加重，输出电压平均值减小，至wRC-、3进入id连续情况后，输出电压波形成为线电压的包络线，其平均值为Ud=2.34U2。
可见，Ud在2.34U2~2.45U2之间变化。
1.2参数设计及计算
由设计要求输出电压为400V,空载是输出电压平均值最大，为Udi6U2=2.45U2。
随着系统负载加重，输出电压平均值减小，至wRC-、3进入id连续情况后，输出电压波形成为线电压的包络线，其平均值为5=2.346。
取Ud=2.4U2,由Ud=400V可知，
U2=167，则线电压为Ua=290V。
图1-1三相整流原理图
如图所示，输入三相电压源，线电压290V,50Hz。
整流桥采用二极管，是不可控元件，内
阻0.001欧姆。
直流滤波电容3300卩F,负载为电阻。
图中的电容起到整流滤波的作用。
如图R是负载电阻，当R趋向于无穷大时，可以看作为负载为空载。
分别设电阻R为
10、1和0.1欧姆以及空载。
2建模与仿真
2.1输出电压的仿真
如图2-1所示，建立仿真模型。
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图2-1仿真模型
2.1.1电路空载仿真
仿真模型为如图为2-2所示
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图2-2空载仿真模型
由图2-2所知，电压平均值为410.1V。
直流电压波形如图2-3所示。
图2-3空载电压输出波形
在空载时，电容不向外界放电，唯一的放电渠道是在整流输出电压从峰值往回降的阶段，所以得到的电压为一条直线。
2.1.2负载电阻为10欧姆的仿真
负载为10欧姆的仿真模型为如图为2-4所示
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图2-4R=10^的仿真模型
由图中可知电压平均值为399.4V
负载R=10"直流电压波形如图2-5所示。
图2-5负载^101电压输出波形
如果接上负载，电压会降低。
由于有电压调整，以及电容的充放电，电感的储能，会发生振荡，所以这个阶段得到的电压波形不是一条直线，是一条波动的电压曲线。
2.1.3负载电阻为1欧姆的仿真
负载为1欧姆的仿真模型为如图为2-6所示。
图2-6R=1「的仿真模型
由图2-6可得电压平均值为390.1V。
负载R=1「直流电压波形如图2-7所示。
由图2-7比较可知，负载电阻越小，获得的电压平均值越小。
2.1.4负载电阻为0.1欧姆的仿真
负载为0.1欧姆的仿真模型为如图为2-8所示
图2-8R=0.1「的仿真模型
由图2-6可得电压平均值为376.6V。
负载R=0.1「直流电压波形如图2-9所示
分析仿真图形和数据可以得出直流电压和负载电阻的关系：
空载时，输出的直流电压波形近似为直线，负载越大电压的纹波越严重；随着电阻的增大，电压平均值越来越小。
2.2电流波形的仿真
分别仿真负载电阻为10、1时的情况。
记录直流电流和a相交流电流，并分析规律。
仿真模型如图2-10所示
2.2.1负载电阻为10欧姆电流仿真
a相交流电流波形，如图2-11所示：
图2-11a相交流电流
直流电流波形如图2-12所示,
图2-12直流电流波形
2.2.2负载电阻为1欧姆电流仿真
a相交流电流波形，如图2-13所示：
图2-131欧姆a相交流电流波形
如图2-141欧姆直流电流波形
随着负载的加大（10、1），直流侧的电流逐渐增大，且直流侧电流起伏逐渐增大，波
纹增加。
同时，a相的电流也逐渐增大，并更接近正弦。
当负载为10时，直流侧电流为断
续；负载为1.67时，直流侧电流为临界状态；负载为0.5时，直流侧电流为连续。
2.3平波电抗器的作用
直流侧加1mH电感。
分别仿真轻载10欧姆和重载0.5欧姆时的情况，记录直流和交流电流波形，并计算交流电流的THD仿真同样负载条件下，未加平波电抗器的情况，并加以比较分析。
2.3.1负载10欧姆加1mH电感
图2-15为仿真模型图
a相交流电流波形图为图2-16所示,
图2-16负载10加1mH电感a相交流电流波直流电流波形如图2-17所示，
图2-17负载10加1mH电感直流电流波形
2.3.2负载0.1欧姆加1mH电感
图2-18负载0.1加1mH电感a相交流电流波
直流电流波形如图2-19所示,
图2-19负载0.1加1mH电感直流电流波形
分析波形和THD值，可知同样负载条件下：
有平波电抗器时，直流电流明显平稳很多；有平波电抗器时，a相交流电流也平稳很多；有平波电抗器时的THD较小，即有平波电抗器可以减小整流器交流侧电流的总谐波畸变率。
取输入线电压为290V,输出的直流电压接近400V,此时负载电阻为10欧姆，电容为
3300卩F,电感为1mH
3小结与体会
通过这次的能力拓展训练，对matlab的使用更加熟悉。
这学期的几门课程设计的仿真都使用到了这款软件。
我能力拓展做的题目是三相全桥不控整流电路的设计。
整流电路我们已经接触很多了，所以对整流电路也很熟悉。
我们一般使用的是桥式整流电路。
在看到自己做的题目之后，给人的感觉就就是一个很基础的电路图。
但开始的时候有些纠结，因为题目里要求的是不控整流电路。
可能是对概念的生疏，我把不控整流的概念也忘记了。
于是找到原来学的课本，一看其实就是用不可控元件二极管组成的桥式整流电路。
电路原理图及其原理也就得以解决。
接下来就是有关于仿真的问题了。
虽说经常用matlab，但每次都会遇到新的问题。
就那这次能力拓展训练来说，老师要求横纵坐标要表明其代表的含义。
我曾记得原来好像做过，但现在早忘记了。
于是又早了了原来的资料，加上同学的帮组，这一问题才得以解决。
至于，用matlab的建模和使用
simulink的仿真这一块，我想主要的就是多这款软件使用还是不够熟悉，在寻找一些部件
的时候，感觉花费了很多的时间。
但等到模型建立完后，剩下的工作就相当较简单，就是一些调试的问题了。
这次的能力拓展训练，加固了自己所学的知识。
有些很基本的东西，有的忘记了，在这次训练中得以加强。
还有就是关于软件的使用。
不说自己会使用了，但比以前知道的更多了。
总之，虽然时间有点紧，但是也有收获。
4参考文献
[1]王兆安、刘进军•电力电子技术•北京：
机械工业出版社，2009
[2]杨荫福、段善旭、朝泽云.电力电子装置及系统•北京：
清华大学出版社，2006
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2009
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阮毅、陈伯时.电力拖动自动控制系统一运动控制系统•北京：
机械工业出版社，
[4]徐月华,汪仁煌.MATLABf控制系统仿真实践•北京：
北京航空航天大学出版社
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