三相橋式全控整流電路全面解析

　隨著(zhù)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、測量系統和發(fā)電機勵磁系統等領(lǐng)域的應用日益廣泛。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、直流信號以及觸發(fā)信號，同時(shí)包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規電路分析方法顯得相當繁瑣，高壓情況下實(shí)驗也難順利進(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，并且立即可得到任意的仿真結果，直觀(guān)性強，進(jìn)一步省去了編程的步驟。本文利用Simulink對三相橋式全控整流電路進(jìn)行建模，對不同控制角、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)也為現代電力電子實(shí)驗教學(xué)奠定良好的實(shí)驗基礎。

　　1 電路的構成及工作特點(diǎn)

　　三相橋式全控整流電路原理圖如圖1所示。三相橋式全控整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來(lái)的，它由三相半波共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共陽(yáng)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)導通，構成電流通路，因此為保證電路啟動(dòng)或電流斷續后能正常導通，必須對不同組別應到導通的一對晶閘管同時(shí)加觸發(fā)脈沖，所以觸發(fā)脈沖的寬度應大于π／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π／3換相一次，換相過(guò)程在共陰極組和共陽(yáng)極組輪流進(jìn)行，但只在同一組別中換相。接線(xiàn)圖中晶閘管的編號方法使每個(gè)周期內6個(gè)管子的組合導通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共陰極組T1，T3，T5的脈沖依次相差2π／3；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π，給分析帶來(lái)了方便；當α=O時(shí)，輸出電壓Ud一周期內的波形是6個(gè)線(xiàn)電壓的包絡(luò )線(xiàn)。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(chēng)為6脈動(dòng)整流電路。同理，三相半波整流電路稱(chēng)為3脈動(dòng)整流電路。α>0時(shí)，Ud的波形出現缺口，隨著(zhù)α角的增大，缺口增大，輸出電壓平均值降低。當α=2π／3時(shí)，輸出電壓為零，所以電阻性負載時(shí)，α的移相范圍是O～2π／3；當O≤α≤π／3時(shí)，電流連續，每個(gè)晶閘管導通2π／3；當π／3≤α≤2π／3時(shí)，電流斷續，個(gè)晶閘管導通小于2π／3。23α=π／3是電阻性負載電流連續和斷續的分界點(diǎn)。

　　2 建模及仿真

　　2.1 建模

　　根據三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內的模塊建立仿真模型如圖2所示，設置三個(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構成整流橋，實(shí)現交流電壓到直流電壓的轉換。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1～6號晶閘管觸發(fā)脈沖。