1、班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：201110822I新能源与动力工程学院论 文电能质量分析与控制专 业 电 力 工 程 与 管 理班 级 1101 班姓 名 李 渊 琴学 号 201110822指 导 教 师 董 海 燕2014 年 10 月 目录班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：201110822II摘 要 .1概述 .11 三相桥式全控整流电路(纯电阻负载) .21.1 电路的结构与工作原理 .21.2 建模 .31.3 仿真结果与分析 .31.4 FFT 分析 .61.5 小结 .92 三相桥式全控整流电路(阻感性负载) .102.1 电路的结构与工
2、作原理 .102.2 建模 .112.3 仿真结果与分析 .112.4 FFT 分析 .132.5 小结 .17参考文献 .17班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：2011108221三相桥式全控整流电路仿真建模分析摘 要整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。它在直流电机的调速、发电机的激励调节电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路主要有主电路、滤波器、变压器组成。20 世纪 70 年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路和负载之间，用于滤除波动直流电压中的交流部分。整流电路的种类有很多，半波整流电路、
3、单项桥式半控整流电路、单项桥式全控整流电路、三项桥式半控整流电路、三项桥式全控整流电路。 关键词：整流、变压、触发、电感概述在电力系统中，电压和电流应是完好的正弦波但是在实际的电力系统中，由于非线性负载的影响，实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电力输配电系统及附近的其它电气设备带来许多问题，因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变目前
4、，随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高，各种新型电力电子变流装置不断涌现，特别是用于交流电机凋速传动的变频器性能的逐步完善，为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景相关资料表明，电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于 10的速度递增，同时，由这类装置所产生的高谐谐波约占总谐波源的 70以上。为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器高功率因数变流器主要采用 PWM 整流技术，一般需要使用自关断器件。对电流型整流器，可直接对各个电力半导休器件的通断进行 P
5、WM 调制，使输入电流成为撸近正弦且与电源电压同相的 PWM 波形，从而得到接近 1 的功率因数。对电压型整流器，需要将整流器通过电抗器与电源相连。只要对整流器各开关器件施以适当的 PWM 控制，就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制，不仅可实现交流电流接近正弦波，而且可使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数总是掺近于 1本文主要对与 PWM 整流器相关的功率开关器件、主电路拓扑结构和控制方式等进行详细说明，在此基班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：2011108222础上时 PWM 整流技术的发展方向加以探讨。一 实验目的1）不同负载时，三相全控桥整流电路的
6、结构、工作原理、波形分析。2) 在仿真软件 Matlab 中进行三相可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形。二实验内容1 三相桥式全控整流电路(纯电阻负载)1.1 电路的结构与工作原理1.1.1 电路结构T1V T3V Tdi2V TudR4V T5V T6V T图 1 三相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图1.1.2 工作原理晶闸管按从 1 至 6 的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极中与 a,b,c 三相电源相接的 3 个晶闸管分别为 VT1，VT3，VT5，共阳极组中与a,b,c 三相电源相接的 3 个晶闸管分别为 VT4，VT6，VT2。编号如图 1-1 所示，晶
7、闸管的导通顺序为 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的脉冲的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于 60 度的宽脉冲，每隔 60度换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在一组别中换相，共阴极 T1，T3，T5 的脉冲一次相差 120 度；同一组的上下两个桥臂的脉冲相差180 度，当触发角是 0 度时，输出的电压一周期内的波形是 6 个线电压的包络线，所以输出脉动直流电压频率是电源频率的 6 倍，故该电路又称为 6 脉动整流电路。
8、班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：20111082231.2 建模在 MATLAB 新建一个 Model，同时模型建立如下图所示：Continuouspowerguiv+-Voltage Measurement3v+-Voltage Measurement2v+-Voltage Measurement1v+-Voltage MeasurementgABC+-Universal Bridgealpha_degABBCCABlockpulsesSynchronized6-Pulse Generator+Series RLC BranchScope1Scopei+-Current
9、Measurement3i+-Current Measurement2i+-Current Measurement1i+-Current Measurement0Constant10ConstantAC Voltage Source2AC Voltage Source1AC Voltage Source图 2 三相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的 MATLAB 仿真模型1.3 仿真结果与分析a.触发角 =0，MATLAB 仿真波形如下：-1000100 入入入入-50050 入入入入00.51 入入050100 入入入入0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.0602040
10、入入入入图 3 =0三相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载）班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：2011108224b. 触发角 =30，MATLAB 仿真波形如下：-1000100 入入入入-40-2002040 入入入入00.51 入入020406080 入入入入0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.0602040 入入入入图 4 =30三相桥式全控整流电流仿真结果（纯电阻负载）c. 触发角 =60， MATLAB 仿真波形如下：-1000100 入入入入-40-2002040 入入入入00.51 入入020406080 入入入入0 0.01 0.02
11、 0.03 0.04 0.05 0.0602040 入入入入图 5 =60三相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载）班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：2011108225d. 触发角 =90，MATLAB 仿真波形如下：-1000100 入入入入-10010 入入入入00.51 入入-50050100 入入入入0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-5005010 入入入入图 6 =90三相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载）e. 触发角 =120，MATLAB 仿真波形如下：-1000100 入入入入-10010 入入入入00.51 入入-5005
12、0100入入入入0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-5005010 入入入入图 7 =120三相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载）由仿真波形得知，当触发角小于等于 90时，由于是纯电阻性负载，所以Ud 波形均为正值，直流电流 Id 与 Ud 成正比。随着触发角增大，在电压反向后管子即关断，所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角大于 60后 Ud 波形出现断续。而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小，最后在 120时几乎趋近于 0。对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的为反向阻断电压。移相范围为 0-120。班级：电力工程与管
13、理 1101 姓名：李渊琴 学号：20111082261.4 FFT 分析a.i1 谐波分析0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50050Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20020406080100Harmonic orderFundamental (50Hz) = 69.45 , THD= 30.74%Mag (% of Fundamental)图 8 =0i1 谐波分析（纯电阻负载）b. i2 谐波分析0 0.01 0
14、.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50050Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)0 5 10 15 20020406080100Harmonic orderFundamental (50Hz) = 69.34 , THD= 30.96%Mag(% of Fundamental)图 9 =0i2 谐波分析（纯电阻负载）班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：2011108227c. i3 谐波分析0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50050Selec
15、ted signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)0 5 10 15 20020406080100Harmonic orderFundamental (50Hz) = 69.39 , THD= 30.89%Mag (%of Fundamental)图 10 =0i3 谐波分析（纯电阻负载）d. Ud 谐波分析0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.0605001000 Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)0 2 4 6
16、 8 10 12 14 16 18 200246810x 104Harmonic orderFundamental (50Hz) = 0.6328 , THD= 6657.26%Mag(% of Fundamental)图 11 =0Ud 谐波分析（纯电阻负载）班级：电力工程与管理 1101 姓名：李渊琴 学号：2011108228e. id 谐波分析0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06050100Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)0 2 4 6 8 10 12 14 16
17、18 200246810x 104Harmonic orderFundamental (50Hz) = 0.06328 , THD= 6657.26%Mag(% of Fundamental)图 12 =0id 谐波分析（纯电阻负载）f. Uab 谐波分析0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-5000500Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20020406080100Harmonic orderFundamental (50Hz) = 658.2 , THD= 0.03%Mag (% of Fundamental)图 13 =0Uab 谐波分析（纯电阻负载）
