三相桥式全控整流电路的设计与仿真

三相桥式全控整流电路的设计与仿真

一．设计要求

1）完成三相桥式全控整流电路的设计、仿真； 2）设计要求：

输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，要求输出直流电压60V~200V，计算其主开关器件所承受的最大正反向电压，器件的额定电流，并建立合适的仿真模型，对主电路进行仿真。然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。 二．题目分析

三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。它是由半波整流电路发展而来的。由一组共阴极的三相半波可控整流电路（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2）串联而成。六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。

根据要求的输入电压值与输出的电压范围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。再用Multisim软件进行仿真，调试，得到仿真图形。 1．主电路图原理图

图一 主电路原理图

2. 三相桥式全控整流电路的特点及其要求：

一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。

①两管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。

②对触发脉冲的要求：

a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60?。

b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120?，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120?。

c.同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180?。

③Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。 ④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）。

⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。

三．主电路设计、元器件选型及计算： 1. 主电路仿真图

用的是Multisim软件进行仿真

图二 主电路仿真图

2. 根据设计要求具体参数的确定

设计要求：输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，电阻为30欧，要求输出直流电压60V~200V。

整流输出电压Ud的波形在一周期内脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉冲进行即可。此外，以线电压的过零点 为时间坐标的零点，于是可得到当整流输出电压连续时（及带阻感负载时）的平均值为

Ud?1?3??2???3??6U2sin?td(?t)?2.34U2cos?

3所以，晶闸管承受的最大正、反向电压为变压器二次线电压峰值，即：

UFM=URM?2?3U2?6U2?2.45?110?269.5V

晶闸管电流有效值即为变压器二次电流：

IVT因为wL

2?I2?Id?0.816Id3UdId?R

根据计算结果，所以选取 c233m 型号晶闸管。

??R ，再根据仿真中的最佳效果，所以选取电感值为180mH。

四．主电路仿真分析

1. 仿真电路

图三 仿真主电路图

2. 阻感负载，a=0时工作情况

图四 a=0时晶闸管UVT波形 图五 a=0时负载电压Ud波形

定量分析

Ud?1?3??2???3??6U2sin?td(?t)?2.34U2cos?3

所以，Ud=2.34U2cosa?2.34?110?257.4V

因为Ud>200V ，所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角时的要求

R257.4V??200V所以 R=8.61?

R?R11则输出电流的平均值为

Id?Ud257.4??6.67A

R?R138.61

3. 阻感负载，a=30时工作情况

图六 a=30时晶闸管UVT的波形