三相整流和逆变电路的仿真 三相整流电路的应用范围和类型v单相整流电路的输出电压较低，给负载提供的容量 较小，输出电压的谐波分量较大。当整流负载容量 较大，或要求直流电压脉动小、易滤波，或要求快 速控制时，通常情况采用对电网来说是平衡的三相 整流装置。v三相整流电路的类型很多，包括三相半波、三相全 控桥式、三相半控桥式、双反星形以及由此发展起 来的适用于大功率的12相整流电路等。但最基本的 电路还是三相半波整流电路，其余类型的电路都可 以看作是三相半波电路以不同方式串联或并联组成 的。三相半波电路三相半波共阴极整流电路v1、三相半波共阴 极整流电路的特点 。v2、三相半波共阴 极整流电路的 Saber模型。v3、三相半波整流 电路的仿真。特点模型仿真三相半波共阴极整流电路的特点v1、它只对半波整流。v2、晶闸管的阴极连接在一起，然后再与 负载相连。v3、负载电路是通过“地”构成回路。返回电路中各元件的属性值主电路控制电路全局变量的设置返回电路中各元件的属性值vVu的属性值：amplitude为310，frequency为 50， phase属性值为0。电压源Vv的phase属 性值为-120，Vw的phase属性值为120。v电阻Ru、Rv、Rw的rnom属性值均设置为0.1 ，电阻R的rnom属性值设置为10。v晶闸管和端点类型转换元件的属性值与单相 电路中使用的晶闸管和端点类型转换元件的 属性值相同。 返回电路中各元件的属性值vclocku的属性值为：initial为0，pulse为1， period为20m，tr为0.1m，tf为0.1m，width为 1m，clock_delay为0，start_delay为a，其中 a是定义的一个全局变量 。v将clockv的start_delay属性值设置为a+20m/3 ，clockw的start_delay属性值设置为 a+40m/3。 返回触发角的设置触发角的修改三相电路触发角为00的定义v晶闸管的触发时刻 为电路的自然换相 点，则称晶闸管的 触发角为00。对于 三相共阴极半波整 流电路而言，晶闸 管触发角的00定义 为电压值大于0的 电路自然换相点。 三相半波整流电路三相整流电路触发角的设置v对三相共阴极(共阳极有相似的结论)半波整流 电路中，即使希望整流电路的晶闸管的触发 角为00时，时钟源clocku的start_delay属性值 也不能为0，而应该是1.667ms，它与300所 对应。而晶闸管VT2和VT3的触发脉冲应分别 比VT1的触发脉冲滞后1200和2400，因此如 果时钟源clocku的start_delay属性值为a，则 时钟源clockv、clockw的start_delay属性值分 别为a+6.667m和a+13.33m。 返回SABER元件的使用v1、用于指定需要在 网表包含的文件，例 如文件中包含了模板 变量的参数值。v2、用于指定顶层模 板参数的值。返回三相半波共阴极整流电路的仿真v1、指定三相半波共阴极整流电路作为当前设计。v2、生成网表并上载设计。v3、首先作DC分析。v4、作时域瞬态分析。时域瞬态分析参数为：在Basic标签下 的参数为：End Time为100m；Start Time为0；Time Step 为1n；Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标签下的 参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc ，End Point File为tr，在Calibration标签下的参数为：Max Truncation Error为0.005，Sample Point Density为1，其它 项均采用默认参数。 坐标系的调整v在SaberScope中 的坐标系对应一个 堆栈，每个堆栈都 有一个名称，改变 每个堆栈的名称就 将改变曲线的位置 。在同一坐标系中的三相电压0度时的时域仿真结果0度时的Fourier分析结果v三相半波整流电 路的主要谐波成 分为3次谐波。触发角的设置触发角的修改v选择EditList/Alter菜单， 开启List/Alter Design对话 框，选择Parameters标签 ，用鼠标单击Filter旁向下 的箭头，选择Global Parameters选项；单击 Type旁向下的箭头，选择 All Parameters，在 Parameters下将a对应的值 从5m/3改为5m，设置完成 后单击OK按钮。 触发角为60度时的仿真结果触发角为60度时的Fourier分析v晶闸管触发角改为600 后并没有改变输出的 基本特征，3次谐波的 幅值最大，但比较00 和600的输出直流电压 可以发现随着触发角 的加大直流输出电压 将减小。触发角为30度时的仿真结果作业v完成三相半波共阴极整流电路的设计，输入电 压源为的幅值为310V，频率为50Hz，负载为 阻感负载，电感值为50mH，电阻值为10。v仿真分析触发角为300、600时电 路的特性和 工作过程。v将负载电 感的值修改为5mH和1H，对触发角 为600的工作过程作仿真分析，并分析负载电 感对电 路特性的影响。三相全控桥式整流电路的仿真v1、三相全控桥式整流电路的特点。v2、三相全控桥式整流电路的仿真模型。v3、三相全控桥式整流电路的仿真。特点仿真模型仿真过程三相全控桥式整流电路的特点v三相桥式整流电路 可以看成是共阴极 半波整流电路和共 阳极半波整流电路 的串联。返回主电路元件的属性vVu的属性值为：amplitude为 310，frequency为50，offset 属性值为0，phase属性值为0 ，delay属性值为0，damping 属性值为0，av_mag属性值 为1，ac_phase属性值为0， white_noise属性值为0， flicker属性值为0。Vv的 phase属性值为-120，Vw的 phase属性值为120。 主电路元件的属性v电阻Ru、Rv、Rw的rnom属性值为0.1，电阻 R的rnom属性值设置为10。vscr的属性值：ron为0.1u，roff为100meg， von为0.7，init_state为0。v 端点类型转换元件的属性值为：thresh为0.5 ，tr为15n，tf为15n，tdon为16n，tdoff为16n 。 控制电路元件的属性vclock1的属性值：initial为0，pulse为1，period为 20m，tr为0.1m，tf为0.1m，width为wd， clock_delay为0，start_delay为a，其它属性接受默 认值。clock3、clock5的start_delay属性值分 别设置为a+20m/3和a+40m/3。vclock2、clock4、clock6的start_delay属性值 设置为a+10m/3，a+10m和a+50m/3。va和 wd分别为全局变量，将其值分别设置为5m/3和 5m。触发脉冲的控制时刻0度仿真结果60度仿真结果触发脉冲的选择v三相桥式整流电路要能够正常工作必须要采用双脉 冲触发或宽脉冲触发。双脉冲触发方式为：换相时 给上半桥晶闸管发触发脉冲的同时也给下半桥相应 的晶闸管发一个触发脉冲，反之，给下半桥晶闸管 发触发脉冲的同时也给上半桥的相应的晶闸管发一 个触发脉冲。 v宽脉冲的触发方式为：三相全控桥式整流电路上、 下半桥晶闸管的触发脉冲相差600(最小值)，这样当 下半桥触发脉冲到来时上半桥的触发脉冲仍然有效 。 返回三相桥式整流电路的仿真v选择设计，生成与之对应的网表并上载设计，作DC 分析，并以DC分析为基础作时域瞬态分析，时域瞬 态分析的参数：在Basic标签下的参数为：End Time为100m；Start Time为0；Time Step为1n； Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标 签下的参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc，End Point File为tr，在Calibration 标签下的参数为：Max Truncation Error为0.0005， Sample Point Density为1，其它项均采用默认参数 。设置完成后单击OK按钮。 触发角为00时的仿真结果电路结构电源电感的影响触发角为600时的仿真结果电路结构三相桥式整流电路的特点v输出电压高：三相半波整流电路和桥式整流电路中 晶闸管承受的最高电压都是输入电源的线电压，但 三相半波整流电路的负载输出电压是电源相电压而 桥式整流电路的输出电压是电源的线电压。v输出电压中谐波较高：三相全控桥式整流电路中输 出幅值最大的交流电压分量的频率大于三相半波整 流电路中输出幅值最大的交流电压分量的频率，这 有利于滤除高次谐波。v电路中没有零线。 作业2v完成三相桥式半控整流电路的设计，负载为阻感负载，电阻 为10，电感为6.5mH，输入电源电压为310V，频率50Hz ，选择Y型连接，中性点接地。v分析触发角为300、600时三相桥式半控整流电路的工作过程 ，如果增加续流支路，再次分析触发角为300、600时三相半 控整流电路的工作过程。三相半控桥式电路的直流侧增加一 个320V直流电源。这时电路能否工作在逆变模式，如能， 请作出相应的仿真波形，并说明电路工作在逆变状态；如不 能，请说明原因。v将三相半控电路改为全控桥式电路，交流侧的输入电源不变 ，直流侧的电阻、电感和电源保持不变。这个电路是否能够 工作在逆变状态，如能，请作出相应的仿真波形，并说明电 路确实工作在逆变状态；如不能，请说明原因。电源支路电感对整流电路的影响v在前面的仿真中整个换相过程都是瞬间完成 的，但在实际中由于电源电感的存在，换相 过程不可能瞬间完成，它有一个换相过程， 本部分将分析这个换相过程对电路特性的影 响。换相电路结构v在电路中增加电感 LU、LV和LW，将 其值设置为10mHv将时钟控制源的脉 冲宽度改为3ms。0度仿真结果30度仿真结果60度仿真结果00 13mH时的仿真结果电路300 13mH时的仿真结果电路600 13mH时的仿真结果电路小结v1、完成了三相半波整流电路的设计和仿真分 析。v2、完成了三相桥式整流电路的设计和仿真分 析。v3、分析了电源支路电感对电路性能的影响。