整流逆变电路的原理与仿真(PSIM软件).doc

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1、三相整流及逆变电路仿真分析目录1整流电路31.1整流电路概述31.2三相半波可控整流电路31.2.1电阻性负载31.2.2阻感性负载41.3三相桥式全控整流电路51.3.1电阻性负载51.3.2阻感性负载61.3.3UVT1触发脉冲丢失72逆变电路82.1.逆变电路概述82.2三相有源逆变电路仿真分析82.3逆变失败93高压直流输电103.1十二脉冲桥式整流电路103.1.1仿真分析103.1.2频谱分析103.1.3加滤波改善波形113.2闭环控制电路113.2.1整流阶段113.2.2逆变阶段123.2简单直流输电系统134总结与改进14整流逆变电路分析与仿真摘要

2、:本文以相控整流电路为研究对象，介绍了三相整流电路、逆变电路的工作原理，基于PSIM软件搭建电路，分析了在几种常见的触发角下整流电路的工作情况，并以12脉冲整流电路为例，通过FFT比较了电路有无滤波两种情况输出电压谐波的的不同。通过负反馈的闭环控制方式使得整流电路电压、电流更加平稳。通过两个三相桥搭建出了十二脉动整流电路。最后综合了十二脉动整流、逆变电路，以及闭环控制对高压直流输电进行了仿真，并尝试将复杂电路模块化。关键词：整流逆变电路;PSIM仿真，十二脉动，高压直流输电，闭环控制1整流电路1.1整流电路概述电力变换的基本形式包括整流（AC-DC）、逆变（DC-AC

3、）、斩波（DC-DC）、交流电力控制（AC-AC）。整流是电力变换的基本形式之一，相控整流电路是整流电路的一种，广泛应用于电力电子系统中。由晶闸管组成，通过控制触发延迟角控制触发脉冲相位来调节输出电压。整流电路按照电源相数可分为单相、三相、多相，按照接线形式可分为半波、桥式，按照组成器件可分为不可控、全控、半空，按照负载性质可分为电阻、阻感、反电动势整流电路。1.2三相半波可控整流电路1.2.1电阻性负载三相半波整流仿真电路图如下：①=0°时的工作情况：由电路分析可知三个晶闸管采用共阴极接法，当某一个晶闸管阳极所对应的电压值最大，则触发其导通，自然换向点就是各相电压正

4、向的交点，并且总是换到相电压最高的一相上去。三个晶闸管分别在一个周期内各导通120°。将阻感原件电感调低到可以忽略不计，触发延迟角设置为0°，仿真波形如下：由图可知，整流电压输出的波形为三相交流电压正半周的包络线，是一个周期内3次脉动的直流电压。②=30°时的工作情况：由电路分析可知，当经过自然换向点时，触发脉冲未到，因此晶闸管不能导通，上一状态导通的晶闸管继续导通，直到=30°时脉冲到来对应的晶闸管导通，上一状态的晶闸管承受反压而关断，负载电流换相。以后各相依次轮流导通。触发延迟角设置为30°，波形如下：③触发延迟角设置为60°，图像如下：由图可见，当>30°时输出

5、电压和电流出现断续。这是因为前一相的晶闸管由于交流电压过零变负而关断，后一相的晶闸管未到触发时刻，此时晶闸管都不导通，输出电压为零，直到后一相的晶闸管被触发导通，输出电压为一相电压，此时晶闸管的导通角小于120°。总结：1.单相半波可控整流电路带电阻性负载时，=30°时输出电流和输出电压处于连续和断续的临界点。2.当<30°时每个晶闸管的导通角为120°，当当>30°发生断续后，每个晶闸管的导通角为（120-）°。3.当=150°时输出电压为0，所以三相半波可控整流电路带电阻性负载时的移相范围为0~150°。4.由仿真结果可知当增大时，输出电压逐渐减小。1.2.2阻感

6、性负载三相半波整流电路带阻感性负载时，电感的存在使得电流不能突变，当电感足够大时，会使整流电路稳态时基本平直，电感储能使得晶闸管在电源电压由零变负时依然导通，直至承受反压为止，不同于电阻性负载，整流电压不会断续，但会进入负值，当=90°时整流电压正负部分抵消，平均电压为0。所以阻感性负载移相范围为0~90°.下图为=60°的仿真波形。1.3三相桥式全控整流电路1.3.1电阻性负载原理图如下：①=0°时，仿真结果如下：②=60°时，仿真结果如下：③=90°时，仿真结果如下：④=120°时，理想的输出电压应为0，但实际上还有波形，但此时的波形幅值很小，在实际情况中可认为其

7、为0.三相桥式整流电路6只晶闸管的导通顺序为V1-V2-V3-V4-V5-V6，且=60°为输出电压波形断续的临界点。任何时刻都有两只管子导通，构成回路。带电阻性负载的工作特点为：1、为保证电路启动或者断续后能正常导通，触发脉冲的宽度应大于60。2、6只晶闸管每30°换相一次；3、输出脉动直流电压频率为电源频率的6倍，移相范围为0到120°，且随着的增大，输出电压平均值减小；4、=60°是电阻性负载电流连续和断续的分界点；5、和三相半波可控整流相比，变压器二次侧流过正负对称的交变电流，避免磁化，提高变压器的利用率。1.3.2阻感性负载①=0°时，仿真