三相半波可控整流

一、实验目的1、了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻性负载和电感性负载时的工作情况。2、不同负载时，三相半波可控整流电路的结构、工作原理、波形分析。二、实验内容1、三相半波可控整流电路（电阻性负载）1.1电路结构为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，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。图2-1三相半波可控整流电路结构图2-2α=0°时的波形工作原理：1）在ωt1-ωt2区间，有Ua＞Ub，Ua＞Uc，A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=Ua。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A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Ub＞Uc，Ub＞Ua，B相电压最高，VT2承受正向电压，在ωt2时刻触发VT2导通，Ud=Ub。VT1两端电压Ut1=Ua-Ub=Uab＜0，晶闸管VT1承受反向电压关断。3）在ωt3-ωt4区间，有Uc＞Ua，Uc＞Ub，C相电压最高，VT3承受正向电压，在ωt3时刻触发VT3导通，Ud=Uc。VT2两端电压Ut2=Ub-Uc=Ubc＜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=Ua-Uc=Uac＜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。1.2仿真建模及参数设置根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（电阻性负载）仿真电路图如图2-3所示：2-3三相半波可控整流电路仿真电路图脉冲参数：振幅为5V，周期为0.02s，占空比为5%，相位延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。电源参数：频率为50Hz，电压为100V，其相角分别为0°、-120°、120°。负载参数：电阻为1欧姆。1.3仿真波形测试设置触发延迟角α分别为0°、30°、60°、90°、150°，分别得到各角度对应的三相电源电压Vabc、三相晶闸管触发脉冲信号Ug、直流输出电压Ud、整流输出电流Id、A相晶闸管电流Ia、A相晶闸管电压VT1的波形。波形分别如图所示：图2-4α=0°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图图2-5α=30°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图图2-6α=60°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图图2-7α=90°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图图2-8α=150°三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）波形图1.4小结α=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=Ua-Ub=Uab，为一段线电压。第3段，在VT3导通期间，UT1=Ua-Uc=Uac,为另一段线电压。α=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。α>30°的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120°。当α继续增大，整流电压将越来越小，α=150°时，整流电压输出为0。所以电阻负载时α的移相范围是0°到150°。2.三相半波可控整流电路（阻-感性负载）2.1电路结构为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，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。图2-9三相半波可控整流电路结构图2-10α=60°时的波形工作原理: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，导通角为120°。当α大于30°时，假设α=60°,VT1导通，在A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Ua，然后重复A相的过程。2.2仿真建模及参数设置根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2-3所示（同电阻负载波形一样）。脉冲参数：振幅为5V，周期为0.02s，占空比为5%，相位延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。电源参数：频率为50Hz，电压为100V，其相角分别为0°、-120°、120°。负载参数：电阻为1欧姆，电感为0.05亨特。2.3仿真波形测试设置触发延迟角α分别为0°、30°、60°、90°，分别得到各角度对应的三相电源电压Vabc、三相晶闸管触发脉冲信号Ug、直流输出电压Ud、整流输出电流Id、A相晶闸管电流Ia、A相晶闸管电压VT1的波形。波形分别如图所示：图2-11α=0°三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）波形图图2-12α=30°三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）波形图图2-13α=60°三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）波形图图2-14α=90°三相半波可控整流电路原理图（阻-感性负载）波形图2.4小结α≤30°时，整流电压波形与电阻负载时相同。α>30°时，Ua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。α继续增大，Ud波形中负的部分将增多，当α=90°时，Ud波形中正负面积将相等，Ud的平均值为0，所以阻感负载时的移相范围为0°到90°。3.三相半波可控整流电路（反电动势负载）3.1仿真建模及参数设置根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（反电动势负载）仿真电路图如图2-3所示（同电阻负载波形相似）。脉冲参数：振幅为5V，周期为0.02s，占空比为5%，相位延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。电源参数：频率为50Hz，电压为100V，其相角分别为0°、-120°、120°。反电动势为20V。停止导电角为30°。负载参数：电阻为1欧姆，电感为0.001亨特。3.2仿真波形测试设置触发延迟角α分别为30°，得到对应的三相电源电压Vabc、三相晶闸管触发脉冲信号Ug、直流输出电压Ud、整流输出电流Id、A相晶闸管电流Ia、A相晶闸管电压VT1的波形。波形如图所示：图2-15α=30°三相半波可控整流电路原理图（反电动势负载）波形图4.三相半波可控整流电路（有源逆变）4.1仿真建模及参数设置根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（有源逆变）仿真电路图如图2-3所示（同电阻负载波形相似）。脉冲参数：振幅为5V，周期为0.02s，占空比为5%，相位延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。电源参数：频率为50Hz，电压为100V，其相角分别为0°、-120°、120°。直流电源电压为200V。负载参数：电阻为1欧姆，电感为0.001亨特。4.2仿真波形测试设置触发延迟角α分别为120°，得到对应的三相电源电压Vabc、三相晶闸管触发脉冲信号Ug、直流输出电压Ud、整流输出电流Id、A相晶闸管电流Ia、A相晶闸管电压VT1的波形。波形如图所示：图2-16α=120°三相半波可控整流电路原理图（有源逆变）波形图5.谐波分析5.1阻感负载α=30°时直流侧谐波分析图2-17直流侧电压谐波波形图图2-18直流侧电流谐波波形图5.2阻感负载α=30°时交流侧谐波分析图2-19交流侧电压谐波波形图三、仿真问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 分析（1）仿真时遇到的第一个问题是三相电压的相位问题，一开始A、B、C三相电压相位依次设为0°、120°、240°，对应的各相脉冲触发信号延迟按（α+30）/360*0.02、（α+120+30）/360*0.02、（α+240+30）/360*0.02计算，仿真结果总是与预期严重偏差；改变三相电压的相位，设为0°、-120°、120°之后，仿真结果正确。（2）第二个问题是阻感性模型仿真时，电感的取值较大，负载电流连续，脉动较小，但是稳态的时间变长；较小时，电流可能会出现断续的情况；仿真的时候是根据 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 对比取最优的电感值。（3）第三个问题是在第一个触发脉冲到达之前没有波形，对比课本输出波形的连续，经过思考，得出课本是理想状态下的输出波形，实际中只能在0秒以后给出触发脉冲，导通晶闸管，从而得到触发脉冲。