1、1第一章 MATLAB 基础1.1 MATLAB 介绍 MATLAB 是一种科学计算软件。MATLAB 是 Matrix Laboratory(矩阵实验室) 的缩写，这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的 MATLAB 主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因此受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外高校教学和科学研究的常用软件。MATLAB 由美国 Mathworks 公司于 1984 年开始推出，历经升级，到 2001 年已经有了 60 版，现在 MATLAB
2、6.5、7.1、7.8 版都已相继面世。早期的 MATLAB 在 DOS 环境下运行，1990 年推出了 Windows 版本。1993 年， Mathworks 公司又推出了MATLAB 的微机版,充分支持在 MicrosoftWindows 界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科学计算软件中用频率最高的软件。1993 年出现了 SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK 挂接在 MATLAB 环境上，以 MATLAB 的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK 提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，
3、为系统的仿真提供了极大便利。在 SIMULINK 平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在 SIMULINK 平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB 命令和函数仿真时 ,需要熟悉记忆大量 M 函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无疑是最好的福音。现在的 MATLAB都同时捆绑了 SIMULINK，SIMULINK 的版本也在不断地升级，从 1993 年的 MATLAB 40SIMULINK 10 版到 2001 年的 MATLAB 61SIMULINK 41 版，2002 年即推出了 MATLAB 65 SIMUL
4、INK 50 版。MATLAB 已经不再是单纯的“矩阵实验室 “了，它已经成为一个高级计算和仿真平台。 SIMULINK 原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解决 MATLAB 不易解决的非线性、变系数等问题。它能支持连续系统和离散系统的仿真，支持连续离散混合系统的仿真，也支持线性和非线性系统的仿真，并且支持多种采样频率(Multirate)统的仿真,也就是不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大、较复杂的系统。因此，各科学领域根据自己的仿真需要，以 MATLAB 为基础，开发了大量的专用仿真程序，并把这些程序以模块的形式都放人 SIMULINK
5、中，形成了模块库。SIMULINK 的模块库实际上就是用 MATLAB 基本语句编写的子程序集。现在 SIMULINK 模块库有三级树状的子目录，在一级目录下就包含了 SIMULINK 最早开发的数学计算工具箱、控制系统工具箱的内容，之后开发的信号处理工具箱(DSPBlocks)、通信 系 统 工 具 箱 (Comm) 等 也 并 行 列 入 模 块 库 的 一 级 子 目 录 ， 逐 级 打 开 模 块 库 浏 览 器 (SIMULINKLibraryBrowser)的目录，就可以看到这些模块。从 SIMULINK41 版开始，有了电力系统模块库(Power System Blockset)
6、，该模块库主要由加拿大 HydroQuebec 和 TECSIMInternational 公司共同开发。在 SIMULINK 环境下2用电力系统模块库的模块，可以方便地进行 RLC 电路、电力电子电路、电机控制系统和电力系统的仿真。本书中电力电子电路的仿真就是在 MATLABSIMULINK 环境下，主要使用电力系统模块库和 SIMULINK 两个模块库进行。通过电力电子电路的仿真，不仅展示了 MATLABSIMULINK 的强大功能，并且可以学习控制系统仿真的方法和技巧，研究电路的原理和性能。1.2 MATLAB 环境 在桌面上双击 MATLAB 快捷方式图标，或者在开始菜单里点击 MAT
7、LAB 的选项，即可进入 MATLAB 环境。进入 MATLAB 环境，即打开了 MATLAB 窗口( 见图 1-3)。环境包括 MATLAB 标题栏、主菜单栏和常用工具栏。在默认显示状态时，在工具栏下有三个子窗口，左边上方窗口显示MATLAB 联机说明书目录或工作间的内容，两者可以通过子窗口下方的 Launch Pad 和 Workspace 键切换。左边下方窗口将显示已执行的命令(Command History)。右方窗口是 MATLAB 的命令子窗口,这是 MATLAB 的主要工作窗口，在这个窗口中，在提示符“后逐行输入 MATLAB 命令，回车后，命令就能立即得到执行。第二章 MATL
8、AB/Simulink/Power System工具箱简介21 模型窗口工具栏 模型窗口中主菜单下面是工具栏(见图 215)，工具栏有 15 个按钮，用来执行最常用的 15 个功能，归纳起来可分为 5 类。 图 215 所示的 Simulink 模型窗口工具栏自左到右有 15 个按钮，其功能分述如下。 1文件管理类文件管理类包括 4 个按钮： 第 1 个按钮：单击该按钮将创建一个新模型文件，相当于在主菜单“File中3执行“New命 令。 第 2 个按钮：单击该按钮将打开一个已存在的模型文件，相当于在主菜单“File中执行“Open 命令。 第 3 个按钮：单击该按钮将保存模型文件，相当于在主
9、菜单“File 中执行“Save“命令。 第 4 个按钮：单击该按钮将打印模型文件，相当于在主菜单“File 中执行“Print“命令。 2对象管理类 对象管理类包括以下 3 个按钮： 第 5 个按钮：单击该按钮，将选中的模型文件剪切到剪贴板上，相当于在主菜单“Edit“中执 行“Cut“ 命令。 第 6 个按钮：单击该按钮，将选中的模型文件复制到剪贴板上，相当于在主菜单“Edit“中执行 “Copy“命令。 第 7 个按钮：单击该按钮，将剪贴板上的内容粘贴到模型窗口的指定位置，相当于在主菜单“Edit 中执行 “Paste命令。 3命令管理类 命令管理类包括以下两个按钮： 第 8 个按钮：单
10、击该按钮将撤销前次操作，相当于在主菜单“Edit中执行“Undo Delete“命令。 第 9 个按钮：单击该按钮将重复前次操作，相当于在主菜单“Edit中执行“Redo Delete“命令。 4仿真控制类 仿真控制类包括以下两个按钮： 第 14 个按钮：单击该按钮将启动或暂停仿真，相当于在主菜单项“Simulation“中执行 “Star/Pause“ 命令； 第 15 个按钮：单击该按钮将停止仿真，相当于在主菜单项“Simulation“中执行“Stop“命令。Simulink 和 Power System 模块的基本操作是相同的。 28 模块的选定、复制、移动与删除等 1模块的选定 模块
11、选定(即选中) 是许多其他操作如删除、剪切、复制的“前导性“ 操作。选中模块的方法有以下两种： （1）用鼠标左键单击待选模块，当模块的四个角处出现小黑块时，表示模块被选中。 （2）如果要选择一组模块，可以按住鼠标左键拉出一个矩形虚线框，将所有要选的模块框在其中，然后松开鼠标左键，当矩形里所有模块的四个角处都出现小黑块时，表示所有模块被同时选中。 关于模块的选取还有以下两点需说明： 1)如果在被选中模块的图标上再次单击左键，取消了对该模块的选取。 2)如果想选取不连续的多个模块，但是用拖曳方框的方式又会选取到我们不想要的模块此时可以按住键不放，然后将鼠标移到需复制的模块上，注意鼠标指针的变化，如
12、果多厂一个小小的“加号“ ，就表示可以复制了。把鼠标光标拖动到目的位置后，松开鼠标左键，这样就完成了复制工作。3模块的移动 模块移动操作非常简单：将光标置于待移动模块的图标上，然后按住鼠标左键不放，将模块图标拖动到目的地放开鼠标左键，模块的移动即可完成，、注意：模块移动时，它与其他模块的连线也随之移动， 4模块的删除和粘贴 对选中模块的删除和粘贴可以按如下方法操作： （1）按“Delete“键，把选定模块删除。 （2）选择“Edit“菜单中的“Cut“命令将选定的模块移到剪贴板后，重新粘贴。5改变模块对象的大小 用鼠标选样对象模块图标，再将鼠标移到模块对象四周的控制小块处，鼠标指针将会变成双箭
13、头的“ “ ，“、“ 或“ 形状，此时按住鼠标左键不放，拖曳鼠标，待对象图标大小符合要求时放开鼠标左键，这样就可改变模块对象田标的大小。 6改变模块对象的方向 一个标准功能模块就是一个控制环节。在绘制控制系统模迎方框图即连接模块时，要特别注意模块的输入、输出口模块间的信号流向。在 SiamlinkPower System 中，总是由模块的输入端口接受信号，其端口位于模块左侧；输出端口发送(出)信号，其端口位于模块右侧。但是在绘制反馈通道时则会有相反的要求，即输入端口在模块右侧，输出端口在模块左侧。这时可按以下操作步骤来实现：用鼠标选中模块对象，利用“untitled“ 的主菜单项“Format
14、“下拉菜中的“Flip Block“或者“Rotate Block“命令，如果选择“Flip Block“或者直接按 键，即可将功能模块旋转 180 度；如果选择 “Rotate Block或者直接按健，即可将功能模块顺时针旋转 90 度。 29 模块的连接 当把组成一个控制系统所需的环节模块都复制到“untitled模型窗口后，如果不用信号线将这些模块图标连接起来，则它并不描述一个控制系统。当用信号线将各个模块图标连接成一个控制系统后，即得到所谓的系统模型。要说明模块的连接首先需要介绍信号线的使用。 1信号线的使用 信号线的作用是连接功能模块。在模型窗口里，拖动鼠标箭头可以在模块的输入与输出
15、之间连接信号线。为了连接两个模块的端口，可撞住鼠标的左5健，单击输入或输出端口，看到光标变为“ +“字形以后拖曳“+“字图形符号到另外一个端口，鼠标指针将变成双“+“字形状然后放开鼠标左健。则一根最简单的信号线就连成了，带连线的箭头表示信号的流向。对信号线的操作和对模块操作一样，也需先选中信号线(鼠标左健单击该线)，被选中的信号线的 两端出现两个小黑块，这样就可以对读信号线进行其他操作了，如改变其粗细、对其设置标签，也可以把信号线折弯、分支，甚至删除。 2向量信号线与线型设定 对于向量信号线在“untitled“模型窗口里，可选中主菜单 “Format“下的“signal dimensions
16、“命令，对模型执行完“Simulation“下的“Start 命令后，传输向量的信号线就会变粗。变粗了的线段表示诙连接线上的信号为向量形式。 3信号线的标签设置 在信号线上双击鼠标左键，即可在信号线的下部拉出一个矩形框，在矩形框内的光标处可输入该信号线的说明标签，既可输入西文字符，也可辖入汉字字符。标签的信息内容如果很多，还可以用键换行输人。如果标签信息有错或者不妥，可以重新选中再进行编辑修改。 4信号线折弯 选中信号线，按住键，再用鼠标左健在要折弯的地方单击一下现一个小圆圈，表示折点,利用折点就可以改变信号线的形状。 选中信号线将鼠标指到线段端头的小黑块上，直到箭头指针变为“O“形，按住鼠标
17、左键。拖曳线段，即可将线段以直角的方式折弯。如果不想以直角的方式折弯，也可以在线段的任一位置将线段以任意角度折弯。 5信号线分支 选中信号线，按住健，在要建立分支的地方按住鼠标左键并拉出即可。另外一种方法是： 将鼠标指到要引出分支的信号线段上，按住鼠标右健拖曳鼠标，即可拉出分支线。 6信号线的平行移动 将鼠标指到要平行移动的信号线段上，按住鼠标左健不放鼠标指针变为十字箭头形水平成垂直方向拖曳鼠标移到目的位置，松开鼠标左健，信号线的平行移动即完成。 7信号线与模块分离 将鼠标指针放在想要分离的模块上，按住(Shift)健不放，再用鼠标把模块拖曳到别处，即可把模块与连接线分离。 8信号线的删除 选
18、定要删除的信号线，按(delete)键，即可把选中的信号线删除。 210 模块内部参数设置 在模型窗口中，双击待修改参数的模块图标，打开功能模块内部参数设置对话框，然后通过改变对话框相关栏目中的数据便可。第三章 三相桥式全控整流电路的原理3.1 主电路设计及原理3.1.1 主电路设计6将其中阴极连接在一起的 3 个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的 3 个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从 1 至 6 的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与 a、b、c 三相电源相接的 3 个晶闸管分别为 VT1、VT3、VT
19、5， 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。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。3.1.2 主电路原理说明整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角 =0 o时的情况。此时，对于共阴极组的 3 个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的 3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有 1 个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图
20、2 所示。图 3-2 =0 o时波形=0 o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析 ud 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形7分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点 n 为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 ud1 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压 ud2 为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压 ud = ud1ud2 是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的
21、晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压 ud 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压 ud 波形为线电压在正半周的包络线。由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，电感对电流变化有抗拒作用。流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势 Li，它的极性事阻止电流变化的。当电流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。电感的这种作用使得电流波形变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为 6 段，每段为 60o，如图
22、3-2 所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。由该表可见，6 个晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。表 1 三相桥式全控整流电路电阻负载 =0 o时晶闸管工作情图 3-3 给出了 =30 o时的波形。从 t1 角开始把一个周期等分为 6 段，每段为 60o与 0 o时的情况相比，一周期中 ud 波形仍由 6 段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表 1 的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了 30o,组成 ud 的每一段线电压因此推迟 30o，ud 平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变压器二次侧 a 相电流 ia时
23、 段 共阴极组中导通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5共阳极组中导通的晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub- uc=ubcub- ua=ubauc- ua=ucauc-ub=ucb8的波形，该波形的特点是，在 VT1 处于通态的 120o期间，ia 为正，由于大电感的作用，ia 波形的形状近似为一条直线，在 VT4 处于通态的 120o期间，ia波形的形状也近似为一条直线，但为负值。图 3-3 =30 o时的波形由以上分析可见，当 30 o时，ud 波形均连续，对于带大电感的反电动势，id 波形由于
24、电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当 60 o时，如90 o时电阻负载情况下的工作波形如图 3-4 所示，ud 平均值继续降低，由于电感的存在延迟了 VT 的关断时刻，使得 ud 的值出现负值，当电感足够大时，ud 中正负面积基本相等，ud 平均值近似为零。这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的 角的移相范围为 90 度。第四章 三相桥式整流电路仿真模型建立和参数设置4.1 三相桥式全控整流电路的分析 9工业上广泛应用的三相桥式全控整流电路，是由两组三相半波可控整流电路串联而成的，一组为共阳极接线，一组为共阴极接线，它实际上是共阳极端的二极管换成晶闸管而得到的，VT 1、VT3 、
25、VT5 三个晶闸管由于阴极接到一块，所以称为共阴极组，VT 4、VT2 、VT6 三个晶闸管的阳极接到一块，所以称为共阳极组。通常变压器采用 Dy 接法。其完成的功能是三相交流电源通过三相可控整流桥臂转换成为平均值可以控制改变的直流电源，而平均值的大小改变是通过同步六相脉冲触发器控制三组晶闸管的控制角的大小来实现的。同时电路的输出情况与负载的性能有关。4.2 三相桥式整流电路的仿真4.2.1 带阻感性负载的仿真启动 MATLAB7.1，进入 SIMLINK 后新建文档，根据晶闸管三相桥式整流电路的结构，在模型窗口建立主电路仿真模型，绘制加入同步装置和脉冲触发器等的三相桥式整流系统模型如图 2
26、所示。双击各模块，在建立的对话框内设置相应的参数。图 4-2 三相桥式系统模型整流（1） 交流电压源的参数设置10三相电源的相位互差 120，设置交流峰值电压为 220V，频率为50HZ。（2） 负载参数的设置R=10 欧姆，L=10mh, C=inf(3) 通用桥臂参数的设置仿真模块的功能通用变换器桥模块是由 6 个功率开关元件组成的桥式通用三相变换器模块。功率电子元件的类别和变换器的结构可以通过对话框进行选择。功率电子元件和变换器的类型有 diode 桥、thyristor 桥、mosfet-diode桥、igbt-diode 桥、ideal-switch 桥，桥的结构有单相、两相和三相。
27、仿真模块的图标、输入和输出11该模块有 4 个输入端子和 2 个输出端子，其功能如下：A、B、C 端子：分别为三相交流电源的相电压输入端子，它取决于所选择变换器桥的结构。当 A、B 、C 被选择为输入端时，则直流DC（+，-）端就是输出。当 A、B、C 被选择为输出端时，则直流DC（+，-）端就是输入。Pulse 端子：此端子为触发脉冲输入端子，它可以接受来自外部模块的触发信号。+、-端子：分别为整流器的输出和输入端子，在建模时需要构成回路。通用桥壁仿真模块参数打开通用变换器桥参数设置对话框如图 4-3 所示;各参数设置如下：Number OF BRIDGE ARMS：桥臂数量，选择为 3。P
28、ORT CONFIGU：端口形式，A、B、C 作为输入，则+、- 作为输出。 RS：为缓冲电阻，其作用时为了消除缓冲电路，将 RS 参数设为1e5。CS：为缓冲电容，单位是 F，为消除缓冲电路，将其设置为 0；如果为了得到纯电阻，则要将其参数设置为 inf。POWER ELECTRONIC DEVICE：电力电子装置，改参数设置为晶闸管，即为 THYRISRTOR。RON：为晶闸管的内电阻，将其参数设置为 1e-3。LON：为晶闸管的内电感，将其参数设置为 0。FORWARD VOLTAGE：为晶闸管的正向压降，将其改参数设为 0。MEASUREMENT：测量可以选择 5 种形式，即为：NON
29、E （无） 、DV（电压装置）DC（电流装置） 、UAB UBC UCA UDC (三相线电压与输出平均电压) ，通过选择后需要用万用表模块显示。12图 4-3 通用桥臂模块参数设置（4）同步脉冲触发器同步脉冲触发器模块用于触发三相全控整流桥的 6 个晶闸管，同步 6脉冲触发器可以给双脉冲，双脉冲间隔为 60 度。触发器输出的 16 好脉冲依次送给三相全控整流桥对应标号的 6 个晶闸管。如果三相整流桥模块使用 SIMPOWERSYSTERMS 工具箱中的电力电子库中的通用整流桥臂模块，则同步 6 脉冲器的输出直接和三相整流桥的脉冲输入端相连。同步脉冲触发器包括同步电源和 6 脉冲触发器两个部分
30、，6 脉冲触发器模型是通过附加控制模块(EXTRAS CONTROL BIOCKS)中的控制模块(CONTROL BLOCKS)库中的 6 脉冲同步触发器（ SYNCHRONIZED 6-PULSE GENERATOR）来实现的，它包括 5 个输入端和 1 个输出端，各部分功能如下所示，其 6 脉冲触发器模型如图所示;Alpha_deg:此端子为移相控制角信号的输入端，单位是度。AB、BC、CA ：三相电源的三线电压输入，同步线电压就是整流桥的三相交流电压的线电压。BLOCK：触发器控制端，输入为 0 时，开放触发器，输入大于 0 时，则锁存触发器。故用于与触发器模块的开通与封锁操作。PLUS
31、E：6 脉冲输出信号。13同步 6 脉冲触发器参数设置对话框如图所示；将 6 脉冲同步触发器拖曳到模型窗口，双击该模块，打开 BLOCK PARAMETERS：SYNCHRONIZED 6-PULSE GENERATOR 对话框，如图 4-4 所示；图 4-4 同步六相脉冲触发器参数设置模块参数如下：FREQUENCY OF SYNCHRONIZED VOLTAGES：同步电压频率，单位是赫兹。PULSE WIDTH(DEGREES)：触发脉冲宽度（角度） ，单位是度（） 。DOUBLE PULSING：双脉冲触发选择。在该对话框内设置同步电压的频率为 50HZ，脉冲宽度为 10 度，如果勾选
32、了“DOUBLE PULSING”触发器就能给出间隔 60 度的双脉冲。Alpha_deg 为 30 度时，双 6 脉冲同步触发器输入输出信号如图 5 所示。同步电源是将三相电压源的相电压转换成线电压，从而实现 6 脉冲触发器所需的线电压同步。三相线电压具体实现是通过 MEASUREMENTS 库中的14VOLTAGE MEASUREMENTS（电压测量）模块，电压测量模块可以将电路中两个节点的电压值，并提供其他电路或者用于输出。6 脉冲同步触发器具体的电气连接(5) 常数模块参数的设置常数模块的图标如图所示；其参数对话框如图 4-6 所示；15该模块只有一个输出端，所以只要改变参数对话框的数
33、值的大小，即可改变触发信号的控制角。4.3 仿真设置及仿真结果打开仿真/参数窗口，选择 ODE23S 仿真算法，仿真时间为00.05S，将相误差设置为 1e-3(1*10-3)，开始仿真时间为 0，停止时间为 0.02。其它参数为默认值。在负载选择 R=10 欧姆,L=10mh 是进行仿真。当移相控制角从 0120变化时整流器输入 的 a& ib& ic,负载电压VD，负载电流 ID，同步脉冲触发器输出的脉冲；如图 4-7 所示仿真波形验证了波形分析的正确性。16图 4-7 仿真参数设置4.4 带阻感性负载三相桥式全控整流电路的仿真分析一、波形分析：（如图所示）图 4-8 a=0时晶闸管三相桥
34、式整流变量输出波形17图 4-9 a=30时晶闸管三相桥式整流变量输出波形图 4-10 a=60时晶闸管三相桥式整流变量输出波形18图 4-9 为 a=30时带阻感性负载的波形，如果假定负载中的电感足够大，负载电流保持连续且基本平直（近似为一条直线） ，电路已处于稳态。可以看出，各晶闸管的通断情况，U d 波形以及晶闸管所承受的电压波形同电阻负载是一样。二者的区别在于，在阻感性是，由于电感的作用，使得负载电流保持连续且基本平直。因此流过变压器二次绕组的电流波形在顶部基本都是平直的这和电阻性负载是不一样。当触发角 a 改变时，电路的工作情况也将会发生变化，如图 10 给出a=60是电路的波形。如
35、图 4-12 给出的 a=90时的电路波形可以看出：（1）在一个电源周期中，U D 任由六段线电压组成，各晶闸管导通的顺序以及输出电压情况任符合表 2 的规律。时段 I II III IV V VI共阴极组的导通晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5共阴极组的导通晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6整流输出电压 Ud Uab Uac Ubc Uba Uca Ucb（2）随着 a 的增大，U D 的波形的面积在减小，说明输出电压平均值在减小。当 a 增大到 90时，U D 的波形的面积为 0，说明输出电压平均值 UD 也为 0.可见在阻感性负载时三相桥式全控整流
36、电路的移相范围 090。（3）负载中的电感足够大时，负载中的电流保持连续且基本平直。总之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，因此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一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于 3 的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔 3 换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内 6 个管子的组合导通顺序是 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组 T1，T3，T5的脉冲依次相差
37、 23；同一相的上下两个桥臂，即 VT1 和 VT4，VT3 和VT6， VT5 和 VT2 的脉冲相差 ，给分析带来了方便；当 =0时，输出电压Ud 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，比三相半波电路高 l 倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一19样，故该电路又可称为 6 脉动整流电路。在 090之间负载电压、电流都是连续的。和理论的三相桥式整流电路的输出电压、电流波形相符合。 总结和体会通过对电力电子的仿真和分析，可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角 和负载特性的影响，在应用 Matlab 的可视化仿真工具 simulink 对三相桥
38、式全控整流电路的仿真结果进行了详细分析，并采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。采用 Matlab Simulink 对三相桥式全控整流电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。应用MatlabSimulink 进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。应用 Matlab 对整流电路故障仿真研究时，可以判断出不同桥臂晶闸管发生故障时产生的波形现象，为分析三相桥式整流电路打下较好的基础，它是一种值得进一步应用推广的功能强大的仿真软件，同进也是电力电子技术仿真较好辅助工具。在陈伟老师两周的细心指导下，我学到了许多课本上无法学到的技能。同时也锻炼了我的动手能力，使我感受的更加具体形象，正是“纸上得来终觉浅，要至此事需躬行”。20参考文献1. 王兆安，电力电子技术M。北京：机械工业出版社，2009。2. 邢岩，王莉娜。电力电子技术基础M。北京：机械工业出版社，2008.103. 王兴贵，陈伟。现代电力电子技术M。北京：机械工业出版社，2010。4. 李传琦，电力电子技术计算机仿真实验M。北京：机械工业出版社，2006。5. 赵永键，电力电子器件及其应用M。北京：机械工业出版社，2000。
