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1、12脉波整流电路仿真计算机仿真技术大作业姓名： 班级： 学号： 指导老师:三相桥式全控整流电路是应用广泛的整流电路，完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器、晶闸管整流桥、 负载、脉冲触发器和同步环节等组成。传统的6脉波全控整流电路沟通侧存在较大的谐波电流。为了获得较好的 谐波特性，可以采纳多脉波整流电路，如下列图中所示的典型12脉波全桥整流电路。图1电路基本参数：三相电网电压IOkV；整流变压器变比1 OkV/380V 50Hz,副边两个绕组的相位相差30度；两 组整流桥输出正端各接5mH电感后并联：负载为阻感性负载，电阻R=1欧姆，电感L=50mH；仿真时间Is。一、12脉波整流电路建模【试
2、验要求】依据题目给出的主电路和基本参数，建立完整的12脉波整流电路的模型，即包括主:电路、同步电路、触发脉 冲电路、仿真结果测量及显示电路等，给出建模思路说明和主要元器件参数设置说明。以图1为基础模型，采用simpowersystems建立的仿真模型如下:掌握信号分开为两个模块，使得由b反应的闭环掌握星型连接绕组所接整流桥，由1。2反应的闭环掌握角型连接绕 组所接整流桥，到达双闭环掌握的效果。仿真结果测量及显示电路的基本参数设置：通过图5中下方的Display模块，输出电流的大小可以清晰地显示出来，有助于调整参数。PI调整器的参数选择与确定：PI调整器的调整表达式为9+个，所以当跖不为。时，所
3、调整输出的触发角将不断变化，使得系统失去原 本的功能与稳定。以默认参数设置为例，进行仿真可得：PI调整器默认参数设置.：Discrete PI Controller (sask) (link)This block inpleaents a discrete PI controller.ParametersProportional gain (Kp): |m Integral gain (Ki): FOutput Halts: Upper Lower |le6 -：e6Output initial value:F Sample tine: |50e-6调整后输入触发角：仿真结果:输出电流大小为3
4、6L4A,即相当于触发角失去作用，为不控整流。波形如下:400111111111350 -?1：:;-i ：!-300 - -X-：:；:：ijj-250 -/j:ii11j-fJJ.,.200 -/j：ij；：-150 j：j-j-：ij-100 - ；:1i;：-I J.:.I J.If:50 / C相电压的相位产生12 脉冲，同时可以通过外接Constant模块来调整触发角a ,到达掌握整流桥输出电压的目的，参数设置如下：仿真结果测量及显示电路的基本参数设置：由于各运行模式与所需测量的参量不同，故此电路的基本拓扑与参数设置将在各个不同模块中介绍。二、12脉波整流电路开环仿真【试验要求与操
5、作】该试验的电路图由图2进行改进，加入合适的仿真结果测量及显示电路:仿真结果测量及显示电路的基本参数设置:如图3所示，使用Current Measurement模块可以测最三相电网中的电流、一个整流桥的三相电流，并通过示 波器Scope模块纪录数据，便利于之后的FFT分析。测量整流桥A相下桥臂晶闸管触发脉冲，需使用Demux模块 将各个晶闸管的触发信号分别，其中第四个触发信号就是整流桥A相下桥臂晶闸管触发脉冲信号。(1) .要求输出的负载平均电压为300V,依据直流电压平均值与触发角的关系，估算触发角，给出估算依据和说明。三相输入相电压为Vin=l()kV,经变压器输出电压降压为线电压380V
6、,再经过整流桥整流。当1=0。时，依12脉波整流电路的抱负波形课计算：=/虐220匹sin (u)t) d (a)t) = 376.69V：当a W900时，cos a = - = 0.80,即 a =37 。Vo (rms) 376.69.设置整流桥的触发角，进行仿真。给出两组整流桥A相下桥臂晶闸管触发脉冲、A相同步电压信号的波形,要求在同一示波器下显示。经仿真可得:当 a =37 时,Vo=289V；当 a =34 时，V0=299.9Vo现取a =34。时的各个整流电压电流波形进行下分析。两组整流桥A相下桥臂品闸管触发脉冲、A相同步电压信号的波形:经局部放大:如上图，第一个波形为A相电压
7、波形，其次个波形为星型连接绕组所接整流桥的A相下桥臂晶闸管触发脉冲, 第三个波形为角型连接绕组所接整流桥的A相下桥臂晶闸管触发脉冲。(2) . 采纳POWERGUI模块(或其他模块)对三相电网中的电流、一个整流桥的三相电流进行分析，分别纪录 从0.5s开头的个基波周期的电流波形及FFT分析图，分析比拟12脉波整流电路与6脉波整流电路的谐 波电流及THD特性。本次仿真使用POWERGUI模块中的FFT Analysis对三相电网中的电流、一个整流桥的三相电流进行分析，此 时a=34 ,如下列图所示： 三相电网中的电流:15 0 5o.4FFT window: 1 of 50 cycles of
8、selected signal1L-0.5Structure:scopedata-Input:卜 put 1 -Signal number:Start time (s): 诬oX8 6 4 2 (ecaE-sunLl.) 6es0.5050.510.5150.52Time (s)Fundamental (50Hz) = 8325 , THD= 0 01%Number of cycles: TDisplay FFT windowFundamental frequency (Hz):F5Max Frequency (Hz): fl 000 Frequency axis:Display style:
9、|Bar (relative to Fund, or DC) jj2004006008001000Base value: h 0 一个整流桥的三相电流:Frequency (Hz)Number of cycles: pTime (s)Fundamental (50Hz) = 172.2 , THD= 28.43%Display FFT window(cscaEepunUL) 6BW2015Il IIFundamental frequency (Hz):Max Frequency (Hz):(1000Frequency axis:HertzDisplay style:par (relative
10、to Fund, or DC) 三|200400600800Frequency (Hz)1000Base value: ToClose对于6脉波整流电路，当a=34时，对其三相电网中的电流、一个整流桥的三相电流进行FFT分析得如卜.: 三相电网中的电流:Time (s)(-ecSEEPUnu.jo %)Structure :b copedataInput:|input 1 -Signal number:F3Start time (s):好Number of cycles: fi- Display FFT windowFundamental frequency (Hz):Frequency (H
11、z)Max Frequency (Hz):fl 000Frequency axis:Display style:|Bar (relative to Fund, or DC)口Base value: |To-F Display i I Close一个整流桥的三相电流:FFT window: 1 of 50 cycles of selected signal- -一 6 o oo o o -2-40.5050.510.5150.52Time (s)Fundamental (50Hz) = 356 , THD= 28 41%0 5 0 5 02 11(wcSE-sunL jo 岂 6pwFreque
12、ncy (Hz)Start time (s1 匾 Number of cycles: fl- (Display FFT window Fundamental frequency (Hz)Max Frequency (Hz):|ioooFrequency axis:Hertz-Display style:|Bar (relative to Fund, or DC) TBase value: |1.0Display ；| Close由以上四张图可以得出：在同一触发角时，相比于6脉波整流电路，12脉波整流电路一个整流桥中的三相电流的高次谐波的频率与幅值较低，谐波畸变率THD高于6脉波整流电路，即其中
13、基频所占比重更大，波形更接近 于输入的正弦电压波形。综上，12脉波整流电路在削减输入电流的崎变上优于6脉波整流电路。三、12脉波整流电路闭环仿真【试验要求与操作】采纳电流闭环掌握，使两组整流桥输出的电流都为IOOA。说明相关参数，分别给出两组整流桥的电流输出波 形、沟通侧输入电流波形、10kV电网电流波形。电流闭环掌握框图如下列图所示。图4依据试验要求，采用simpowersystems建立的仿真模型如下:7P CWWtl图5如图5所示，闭环调整局部依据拓扑模型搭建，其中3、1。2分别为测量L、L2的电流数值模块，通过SUM 模块与constant模块相连接，并输入至PI调整器模块Discrete PI Controller,输出触发角。同时,将两个整流桥的