三相交流调压电路MATLAB仿真.docx

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三相沟通调压电路MATLAB仿真
三相沟通调压电路MATLAB仿真
三相沟通调压电路的 MATLAB仿真
目录
一、电路的选定 1
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二、三相沟通调压电路的原理与剖析 2
三、沟通调压电路触发信号 4
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四、主电路器件的选择 7
五、仿真系统的成立 9
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12
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六、仿真结果 13
七、仿真结果剖析 15
结束语 16
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三相沟通调压电路MATLAB仿真
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一、电路的选定

所谓沟通调压就是将两个晶闸管反并联后串连在沟通电路中,在每半个周波内经过控制晶闸管开通相位,能够方便的调理输出电压的有效值。。

正、负半周 开端时辰( =0),均为电压过零时辰。在 t 时,对VT1施加
触发脉冲,当VT1正向偏置而导通时,负载电压波形与电源电压波形同样;
在t
时,电源电压过零,因电阻性负载,电流也为零,
VT1自然关断。在t
时,
对VT2施加触发脉冲,当VT2正向偏置而导通时,负载电压波形与电源电压波形同样;在t2时,电源电压过零,VT2自然关断。

依据单相沟通调压电路的原理,可设计三相沟通调压电路。常用的三相沟通调压线路有星型联络,支路控制三角形联络和中点控制三角形联络。,。三相四线时,相当于三个单相沟通调压电路的组合,三相互相错开120度工作,电流中有基波和奇次谐波。构成三相电路后,基波和
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3的整数倍之外的谐波在三相之中流动,不流过中性线。所以,中性线会有很大的3次谐波电流及其余3的整数倍次谐波电流,当控制角α=90°时,中性线电流甚至和各相电流的有效值靠近。所以,采纳三相三线连结成效更好。


二、三相沟通调压电路的原理与剖析
三相沟通调压的电路有三相三线 Y形连结、三相四线 Y形连结、负载角型连结
等形式,这此中性能最好、用得最多的三相三线 Y形连结的调压电路(见下列图)。下
。
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电路中因为没有中性线,若要构成电流,是电流流通,则起码要有两相导通,因
此在中,起码要有一相正向晶闸管与此外一相的反向晶闸管同时导通。要想保证电路能正常工作,能同时导通两个晶闸管,要求采纳宽脉冲或双窄脉冲触发电路;关于晶
闸管的各触发信号来说,它们之间应严格的保持必定的相位关系,自然它们一定与自己相应的电源有着同样的相序,只有这样才能保证输出的是对称的三相电压。对图
,要求A、B、C三相电路中正向晶闸管T1、T3、T5的触发信号相位互差120°,反向晶闸管的触发信号相位也互差120°,而同一相中反并联的两个正、
反向晶闸管的触发脉冲相位应互差 180°,即各晶闸管触发脉冲的序列应按了 T1、
T2、T3、T4、T5、T6的序次,相邻两个晶闸管的触发信号相位差为 60°。
假如把晶闸管换成二极管后能够看出,相电流和相电压同相位,且相电压过零时二极管开始导通,所以应将控制角α=0°的时辰选为电源相应波形开端点,以此点作为触发角α的基准点。在三相三线电路中,是靠线电压来达成两相之间的导通的,而相电压落伍线电压30°,所以触发角α的移相范围是0-150°。
在随意时辰,电路能够依据晶闸管导通状态分为三种状况:一种是三相中每一相都有一个处于导通状态,这时电源相电压与负载相电压相等;另一种是三相中只有两相导通,另一相不导通,这时导通相负载相电压是电源线电压的一半;第三种是三相晶闸管均不导通,这时负载电压为零。依据随意时辰晶闸管导通的个数以及半个周波内电流能否连续,可将0-150°的移相范围分为以下三段:
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当0°≤α≤60°,路在三相通和两相通状况的交替状。每个晶
管通角 180°-α。但α=0是一种特别状况,向来是三个晶管通。三相
通,每相阻相;两相通,通相阻通两相的一
半,不通相阻零。
当60°≤α≤90°,因任一刻都存在两相是通的,所以通相阻通两相的一半;同上一,不通相阻零。每个晶管的通角120°。
当90°≤α≤150°,路于两个晶管通与无晶管通的交替状,每个晶管通角300°-2α,并且个通角被切割不的两部分,在半周波内形成两个断的波。两相通出如前所述。三相都不通,三
相都零当 α>150°,触脉冲不起作用,晶管不通。
从上边的剖析我能够看出:无是是流波形,沟通所出的都不是正弦波,并且当α角增大,相会逐小,流开始出断。当感性,沟通出的波形就不与α相关,也与的ψ相关,流和也不再同相了,其移相角范ψ-150°。
三相三沟通路的流中含有好多波。在行傅里叶剖析后可知,此中所含波的次数6k±1(k=1,2,3,⋯),和三相式全控整流路沟通流所含波次数的完好同样,并且也是波的次数越低,其含量越大。三相三路因为其三相称的特征,其实不含有3的整数次倍的波,它不可以流三相三路。
在阻感的状况下,α=ψ,流会达到最大并且正弦波,同短接晶管的状况同样,一般来,感大,波流的含量要小一些。
三、沟通调压电路触发信号
晶管的触信号有脉冲、脉冲和双触冲三种。三相三 Y型路不
能使用脉冲触,只好使用大于 60°的脉冲或双窄脉冲。下边剖析一下:
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UA/B/C UA UB
A相正半波 0 t
UC
UA\C- UA UC-
A、C-单窄脉冲
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0
t1 t2

t
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(窄)脉冲触发表示图
若是三相四线型调压电路,有 N线与负载电路中性点连结,这样每相就会同 N
线相连形成回路,实质上电路相当于三个单相调压电路,但若去掉 N线,变为三相
三线,,每相一定与另两相构成电流回路,才能保证电路持续工作。此时,若 A相拥
有正的电压而C相则为负的电压,晶闸管VT1、VT2应当同时在触发信号的作用开通,形成由A→VT1→RL1→RL3→VT2→C相的电流通路,单脉冲触发,是没法知足
这个要求的,若使A相正半波触发信号是在t1时辰给出,相对应C相负半波触发信号在t2时辰给出。UA触发脉冲出现时,A相与C同样时处于电压极性为正的状态(C相的电压幅度有时甚至高于A相电压),两者不具备形成电流通路的条件,只管晶闸管VT1获得触发信号,但因为不具备开通条件进而处于关断状态;VT2在t2时辰得
到触发信号,此时C相电压处于负半波时期时,但因为VT1的触发脉冲信号已经消逝,VT1处于关断状态,VT2也不具备开通条件,说明单窄脉冲触发信号,对三相调压电路,是无效的。
所以对三相三线星形连结或角接负载电路来说,在工作时若想要形成负载电流回路,在每一时辰起码要有两相形成通路,因此一定有2只晶闸管是同时导通的(实质上存在3只晶闸管短时导通时候)。而要达到上述要求,晶闸管的触发信号就需使用宽脉冲或双脉冲,它们之间应严格的保持必定的相位关系,一定与自己相应的电源有着同样的相序。
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UA/B/C UA UB
A相正半波
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t
UC
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U

A
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A宽脉冲
0 t
U C-
C-宽脉冲
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0
t1 t2 t3

t
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(宽)脉冲触发表示图
宽脉冲方式:假如在t1时辰,触发脉冲UA出现,晶闸管VT1知足导通条件之一,因为UA为宽脉冲,会向来保持至t2时辰UC-触发脉冲的出现此后,在UA
与UC-两个脉冲产生t2~t3时段内的重叠区,意味着主电路晶闸管VT1、VT2被同时触发开通,形成了A相正半波时期流经负载电路RL1的电流通路。当负载为电阻性时,要求UA(UC-)的脉冲宽度须大于60°而小于120°,而当负载为阻感性时,因
晶闸管在电压过零后,有延时关断过程,需要触发脉冲的宽度为大于 60而小于120,
即脉冲出现时辰足以保持到所对应相半波时期触发脉冲的出现, 以保障最低有对应相
两只晶闸管的同时开通,以形成负载电流通路。
可是因为宽脉冲直流重量大,简单造成晶闸管的栅阴结发热和驱动电路功耗过
大、使脉冲变压器直流磁化,因此实质使用时常常对宽脉冲入行高频调制办理后,变为高频开关波形,再作为触发脉冲送出。而双脉冲触发方式,是应用最广泛的一种方式。可是因为双脉冲触发方式比宽脉冲触发方式复杂的多,本次设计又是仿真设计,无需实质器件,故而选择宽脉冲的触发方式。
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四、主电路器件的选择
三相沟通调压器的主电路中所用到得器件主要有220V三相沟通电源,6个反并联的晶闸管,还有三个电阻负载。此中6个反并联的晶闸管可用三个双相晶闸管取代,也能够用一个串连谐振取代2个反并联的晶闸管。
晶闸管的选择:
选择正反向电压
可控硅在门极无信号,控制电流Ig为0时,在阳(A)一一阴(K)极之间加正向电压,
(J2)处于反向偏置,所以,器件呈高阻抗状态,称为正向阻断状态,若 UAK增大而达
到必定值UBO ,可控硅由阻断忽然转为导通,这个 UBO值称为正向转折电压,这类
导通是非正常导通,会减短器件的寿命。所以一定选择足够正向重复阻断峰值电压
UDRM。在阳一一阴极之间加上反向电压时,器件的第一和第三 PN结(J1和J3)处于
反向偏置,呈阻断状态。当加大反向电压达到必定值 URB时可控硅的反向从阻断忽然
转变为导通状态,此时是反向击穿,器件会被破坏。并且 UBO和URB值随电压的重复
施加而变小。在感性负载的状况下,如磁选设施的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压,假如电路上未有优秀的汲取回路,此电压将会破坏可控硅器件。所以,器件也一定有足够的反向重复峰值电压URRM。
可控硅在变流器(如电机车)中工作时,一定能够以电源频次重复地经受必定的过电压而不影响其工作,所以正反向峰值电压参数UDRM、URRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上,考虑到一些可能会出现的浪涌电压要素,在选择代用参数的时候,只好向高一档的参数选用。
选择额定工作电流参数
可控硅的额定电流是在必定条件的最大通态均匀电流 IT(AV),即在环境温度为
+40℃和规定冷却条件,器件在阻性负载的单相工频正弦半波,导通角许多于l70℃的电路中,当稳固的额定结温时所同意的最大通态均匀电流。而一般变流器工作时,各
臂的可控硅有不均流要素。可控硅在多半的状况也不行能在 170℃导通角上工作,通
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常是少于这一角度。这样就一定采纳可控硅的额定电流稍大一些, 一般应为其正常电
-。
选择门极(控制级)参数
可控硅门极施加控制信号使它由阻断变为导通需经历一段时间,这段时问称开通
时间tgt,它是由延缓时间 td和上涨时间tr构成。从门极电流阶跃时辰开始,到阳极
电流上涨到稳态值的 10%,这段时间称为延不时间 td;tr是阳极电流从 l0%上涨到
稳态值的90%所经历的时间。可见开通时间 tgt与可控硅门极的可触发电压、电流有
关,与可控硅结温,开通前阳极电压、开通后阳极电流相关,一般可控硅的tgt在10μs
以下。在外电路回路电感较大时可达几十甚至几百μs以上(阳极电流的上涨慢)。在采纳可控硅时,特别是在有串并联使用时,应尽量选择门极触发特点靠近的可控硅用在同一设施上,特别是用在同一臂的串或并联地点上,这样能够提升设施运转的靠谱性和使用寿命。假如触发特征相差太大的可控硅在串连运转时将惹起正向电压没法均匀分派,使tgt较长的可控硅管受损,并联运转时tgt较短的可控硅管将分派更大的电流而受损,这对可控硅器件是不利的,所以同一臂上串或并联的可控硅触发电压、触发电流要尽量一致,也就是配对使用。
在不允同意控硅有受扰乱而误导通的设施中, 如电机调速等,可选择门极触发电
压、电流稍大一些的管子 (如可触发电压UGT>2V,可触发电流IGT>150mA)以保证不
出现误导通,在触发脉冲功率强的电路中也可选择触发电压、 电流稍大一点的管。在
磁选矿设施中,特别是旧的窄脉冲触发电路中,可选择一些 UG、IG低一些的管子,
如UGT<、IGT在≤100mA以下。可减少触发不通而出现缺相运转。以上所陈述明
在某些状况下应付UGT和IGT参数进行选择。(以上举例对500A的可控硅参照参数)
4选择关断时间(tg)
可控硅在阳极电流减少为 0此后,假如马上就加上正朝阳极电压,即便无门极信号,
它也会再次导通,若是在再次加上正朝阳极电压以前使器件蒙受一准时间的反向偏置
电压,也不会误导通,这说明可控硅关断后需要必定的时间恢复其阻断能力。 从电流
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