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目錄 一、電路的選定1 1.1單相交流調(diào)壓1 1.2 三相交流調(diào)壓的設(shè)計(jì)選擇1 二、三相交流調(diào)壓電路的原理與分析2 三、交流調(diào)壓電路觸發(fā)信號(hào)4 3.1單脈沖觸發(fā)方式4 3.2寬脈沖觸發(fā)方式6 四、主電路器件的選擇7 五、仿真系統(tǒng)的建立9 5.1.Simulink建模方法9 5.2.Simulink建模的步驟9 5.3.主電路的建模和參數(shù)設(shè)置10 5.4.三相交流電源的建模和參數(shù)設(shè)置11 5.5.晶閘管三相交流調(diào)壓器的建模11 5.6脈沖的設(shè)置12 5.7負(fù)載的設(shè)定13 六、仿真結(jié)果13 七、仿真結(jié)果分析15 結(jié)束語(yǔ)16 一、電路的選定 1.1單相交流調(diào)壓 所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)控制晶閘管開(kāi)通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。下面是單相交流調(diào)壓電路圖1.1。 圖1.1單相交流調(diào)壓電路 正、負(fù)半周起始時(shí)刻(0)，均為電壓過(guò)零時(shí)刻。在時(shí)，對(duì)VT1施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT1正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同；在時(shí)，電源電壓過(guò)零，因電阻性負(fù)載，電流也為零，VT1自然關(guān)斷。在時(shí)，對(duì)VT2施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT2正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同；在時(shí)，電源電壓過(guò)零，VT2自然關(guān)斷。 1.2 三相交流調(diào)壓的設(shè)計(jì)選擇 根據(jù)單相交流調(diào)壓電路的原理，可設(shè)計(jì)三相交流調(diào)壓電路。常用的三相交流調(diào)壓線路有星型聯(lián)結(jié)，支路控制三角形聯(lián)結(jié)和中點(diǎn)控制三角形聯(lián)結(jié)。其中星型聯(lián)結(jié)有分為三相三線和三相四線如圖1.2，1.3。三相四線時(shí)，相當(dāng)于三個(gè)單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯(cuò)開(kāi)120度工作，電流中有基波和奇次諧波。組成三相電路后，基波和3的整數(shù)倍以外的諧波在三相之中流動(dòng)，不流過(guò)中性線。因此，中性線會(huì)有很大的3次諧波電流及其他3的整數(shù)倍次諧波電流，當(dāng)控制角α90°時(shí)，中性線電流甚至和各相電流的有效值接近。因此，選用三相三線連接效果更好。 圖1.2三相三線 圖1.3三相四線 二、三相交流調(diào)壓電路的原理與分析 三相交流調(diào)壓的電路有三相三線Y形連接、三相四線Y形連接、負(fù)載角型連接等形式，這其中性能最好、用得最多的三相三線Y形連接的調(diào)壓電路(見(jiàn)下圖)。下面以圖2.1電阻負(fù)載為例說(shuō)明其工作原理。 圖2.1 三相交流調(diào)壓電路 電路中由于沒(méi)有中性線，若要構(gòu)成電流，是電流流通，則至少要有兩相導(dǎo)通，因此在中，至少要有一相正向晶閘管與另外一相的反向晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。要想保證電路能正常工作，能同時(shí)導(dǎo)通兩個(gè)晶閘管，要求采用寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)電路；對(duì)于晶閘管的各觸發(fā)信號(hào)來(lái)說(shuō)，它們之間應(yīng)嚴(yán)格的保持一定的相位關(guān)系，當(dāng)然它們必須與自己相應(yīng)的電源有著相同的相序，只有這樣才能保證輸出的是對(duì)稱的三相電壓。對(duì)圖2.1的調(diào)壓電路，要求A、B、C三相電路中正向晶閘管T1、T3、T5的觸發(fā)信號(hào)相位互差120°，反向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位也互差120°，而同一相中反并聯(lián)的兩個(gè)正、反向晶閘管的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差180°，即各晶閘管觸發(fā)脈沖的序列應(yīng)按了T1、T2、T3、T4、T5、T6的次序，相鄰兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位差為60°。 如果把晶閘管換成二極管后可以看出，相電流和相電壓同相位，且相電壓過(guò)零時(shí)二極管開(kāi)始導(dǎo)通，因此應(yīng)將控制角α0°的時(shí)刻選為電源相應(yīng)波形起始點(diǎn)，以此點(diǎn)作為觸發(fā)角α的基準(zhǔn)點(diǎn)。在三相三線電路中，是靠線電壓來(lái)完成兩相之間的導(dǎo)通的，而相電壓落后線電壓30°，因此觸發(fā)角α的移相范圍是0-150°。 在任意時(shí)刻，電路可以根據(jù)晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)分為三種情況一種是三相中每一相都有一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)電源相電壓與負(fù)載相電壓相等；另一種是三相中只有兩相導(dǎo)通，另一相不導(dǎo)通，這時(shí)導(dǎo)通相負(fù)載相電壓是電源線電壓的一半；第三種是三相晶閘管均不導(dǎo)通，這時(shí)負(fù)載電壓為零。根據(jù)任意時(shí)刻晶閘管導(dǎo)通的個(gè)數(shù)以及半個(gè)周波內(nèi)電流是否連續(xù)，可將0-150°的移相范圍分為如下三段 當(dāng)0°≤α≤60°時(shí)，電路處在三相導(dǎo)通和兩相導(dǎo)通情況的交替狀態(tài)。每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角為180°-α。但α0時(shí)是一種特殊情況，一直是三個(gè)晶閘管導(dǎo)通。三相導(dǎo)通時(shí)，每相電阻電壓為相電壓；兩相導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通相電阻電壓為導(dǎo)通兩相線電壓的一半，不導(dǎo)通相電阻電壓為零。 當(dāng)60°≤α≤90°時(shí)，因?yàn)槿我粫r(shí)刻都存在兩相是導(dǎo)通的，所以導(dǎo)通相電阻電壓為導(dǎo)通兩相線電壓的一半；同上一樣，不導(dǎo)通相電阻電壓為零。每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角為120°。 當(dāng)90°≤α≤150°時(shí)，電路處于兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通與無(wú)晶閘管導(dǎo)通的交替狀態(tài)，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角為300°-2α，而且這個(gè)導(dǎo)通角被分割為不連續(xù)的兩部分，在半周波內(nèi)形成兩個(gè)斷續(xù)的波頭。兩相導(dǎo)通時(shí)負(fù)載輸出電壓如前所述。三相都不通時(shí)，則三相負(fù)載電壓都為零當(dāng) α150°時(shí)，觸發(fā)脈沖不起作用，晶閘管不導(dǎo)通。 從上面的分析我們可以看出無(wú)論是負(fù)載電壓還是電流波形，交流調(diào)壓所輸出的都不是正弦波，并且當(dāng)α角增大時(shí)，負(fù)載電壓相應(yīng)會(huì)逐漸變小，負(fù)載電流則開(kāi)始出現(xiàn)斷續(xù)。當(dāng)帶電感性負(fù)載時(shí)，交流調(diào)壓輸出的波形就不僅與α有關(guān)，也與負(fù)載的ψ有關(guān)，這時(shí)負(fù)載電流和負(fù)載電壓也不再同相了，其移相角范圍為ψ-150°。 三相三線交流調(diào)壓電路的電流中含有很多諧波。在進(jìn)行傅里葉分析后可知，其中所含諧波的次數(shù)為6k±1(k1,2,3，)，這和三相橋式全控整流電路交流側(cè)電流所含諧波次數(shù)的完全相同，而且也是諧波的次數(shù)越低，其含量越大。三相三線調(diào)壓電路由于其三相對(duì)稱的特性，并不含有3的整數(shù)次倍的諧波，它們不能流過(guò)三相三線電路。 在阻感負(fù)載的情況下，αψ時(shí)，負(fù)載電流會(huì)達(dá)到最大值并且為正弦波，同短接晶閘管的情況相同，一般來(lái)說(shuō)，電感大時(shí)，諧波電流的含量要小一些。 三、交流調(diào)壓電路觸發(fā)信號(hào) 晶閘管的觸發(fā)信號(hào)有單脈沖、寬脈沖和雙觸沖三種。三相三線Y型調(diào)壓電路不能使用單脈沖觸發(fā)，只能使用大于 60°的寬脈沖或雙窄脈沖。下面分析一下 3.1單脈沖觸發(fā)方式 圖3.1三相交流調(diào)壓電路的單(窄)脈沖觸發(fā)示意圖 若是三相四線型調(diào)壓電路，有N線與負(fù)載電路中性點(diǎn)連接，這樣每相就會(huì)同N線相連形成回路，實(shí)質(zhì)上電路相當(dāng)于三個(gè)單相調(diào)壓電路，但若去掉N線，變成三相三線，，每相必須與另兩相構(gòu)成電流回路，才能保證電路繼續(xù)工作。此時(shí)，若A相擁有正的電壓而C相則為負(fù)的電壓，晶閘管VT1、VT2應(yīng)該同時(shí)在觸發(fā)信號(hào)的作用開(kāi)通，形成由A→VT1→RL1→RL3→VT2→C相的電流通路，單脈沖觸發(fā)，是無(wú)法滿足這個(gè)要求的，若使A相正半波觸發(fā)信號(hào)是在t1時(shí)刻給出，相對(duì)應(yīng)C相負(fù)半波觸發(fā)信號(hào)在t2時(shí)刻給出。UA觸發(fā)脈沖出現(xiàn)時(shí)，A相與C相同時(shí)處于電壓極性為正的狀態(tài)(C相的電壓幅度有時(shí)甚至高于A相電壓)，二者不具備形成電流通路的條件，盡管晶閘管VT1得到觸發(fā)信號(hào)，但由于不具備開(kāi)通條件從而處于關(guān)斷狀態(tài)；VT2在t2時(shí)刻得到觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)C相電壓處于負(fù)半波期間時(shí)，但由于VT1的觸發(fā)脈沖信號(hào)已經(jīng)消失，VT1處于關(guān)斷狀態(tài)，VT2也不具備開(kāi)通條件，說(shuō)明單窄脈沖觸發(fā)信號(hào)，對(duì)三相調(diào)壓電路，是失效的。 因此對(duì)三相三線星形連接或角接負(fù)載電路來(lái)說(shuō)，在工作時(shí)若想要形成負(fù)載電流回路，在每一時(shí)刻至少要有兩相形成通路，

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總結(jié)

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