三相橋式全控整流電路全面解析

　隨著社會生產和科學技術的發展，整流電路在自動控制系統、測量系統和發電機勵磁系統等領域的應用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路，由于整流電路涉及到交流信號、直流信號以及觸發信號，同時包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規電路分析方法顯得相當繁瑣，高壓情況下實驗也難順利進行。Matlab提供的可視化仿真工具Simtlink可直接建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數，并且立即可得到任意的仿真結果，直觀性強，進一步省去了編程的步驟。本文利用Simulink對三相橋式全控整流電路進行建模，對不同控制角、橋故障情況下進行了仿真分析，既進一步加深了三相橋式全控整流電路的理論，同時也為現代電力電子實驗教學奠定良好的實驗基礎。

　　1 電路的構成及工作特點

　　三相橋式全控整流電路原理圖如圖1所示。三相橋式全控整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來的，它由三相半波共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共陽極接法(VT1，VT6，VT2)的串聯組合。

　　其工作特點是任何時刻都有不同組別的兩只晶閘管同時導通，構成電流通路，因此為保證電路啟動或電流斷續后能正常導通，必須對不同組別應到導通的一對晶閘管同時加觸發脈沖，所以觸發脈沖的寬度應大于π／3的寬脈沖。寬脈沖觸發要求觸發功率大，易使脈沖變壓器飽和，所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖；每隔π／3換相一次，換相過程在共陰極組和共陽極組輪流進行，但只在同一組別中換相。接線圖中晶閘管的編號方法使每個周期內6個管子的組合導通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共陰極組T1，T3，T5的脈沖依次相差2π／3；同一相的上下兩個橋臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脈沖相差π，給分析帶來了方便；當α=O時，輸出電壓Ud一周期內的波形是6個線電壓的包絡線。所以輸出脈動直流電壓頻率是電源頻率的6倍，比三相半波電路高l倍，脈動減小，而且每次脈動的波形都一樣，故該電路又可稱為6脈動整流電路。同理，三相半波整流電路稱為3脈動整流電路。α>0時，Ud的波形出現缺口，隨著α角的增大，缺口增大，輸出電壓平均值降低。當α=2π／3時，輸出電壓為零，所以電阻性負載時，α的移相范圍是O～2π／3；當O≤α≤π／3時，電流連續，每個晶閘管導通2π／3；當π／3≤α≤2π／3時，電流斷續，個晶閘管導通小于2π／3。23α=π／3是電阻性負載電流連續和斷續的分界點。

　　2 建模及仿真

　　2.1 建模

　　根據三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內的模塊建立仿真模型如圖2所示，設置三個交流電壓源Va，Vb，Vc相位角依次相差120°，得到整流橋的三相電源。用6個Thyristor構成整流橋，實現交流電壓到直流電壓的轉換。6個pulse generator產生整流橋的觸發脈沖，且從上到下分別給1～6號晶閘管觸發脈沖。