专业综合应用与工程能力实践 说明书
三相全控桥有源逆变电路
院 、 部：
电气与信息工程学院
专
业：
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班
级：
学
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学生姓名：
目
录
1.项目要求..................................................................................................................... 1 2.仿真工具..................................................................................................................... 1 3.电路原理..................................................................................................................... 1 4.项目内容..................................................................................................................... 2 5.具体步骤..................................................................................................................... 2 6.总结分析..................................................................................................................... 5 参考文献........................................................................................................................ 6
1 1. 项目要求 有源逆变电路常规的分析方法需要繁琐的绘图和计算过程。在设计过程中使用Matlab/Simulink 工具来辅助设计，可以得到一种较为直观、快捷分析有源逆变电路的新方法。同时，能用 Scope 随时地观察仿真波形，使得仿真更具有直观性，实时性。应用Matlab/Simulink 进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观的观察到仿真结果随参数的变化情况。本说明书基于 Matlab/Simulink 优秀平台下对有源逆变电路进行仿真，来探讨有源逆变电路的实际运行状态，更好的认识有源逆变电路的工作原理。
2. 仿真 工具 Matlab 软件 3. 电路原理 三相桥式逆变电路结构如图 1 所示。如果变流器输出电压 Ud 与直流电机电势DE 的极性均为上负下正，当电势DE 略大于平均电压 Ud 时，回路中产生的电流dI 为 RU EId D d 电流dI 的流向是从DE 的正极流出而从 Ud 的正极流入，即电机向外输出能量，以发电状态运行；变流器则吸收能量并以交流形式回馈到交流电网，此时电路即为有源逆变工作状态。
电势DE 的极性由电机的运行状态决定，而变流器输出电压 Ud 的极性则取决于触发脉冲的控制角。欲得到上述有源逆变的运行状态，显然电机应以发电状态运行，而变流器晶闸管的触发控制角 a 应大于π/2，或者逆变角β小于π/2。此时，晶闻管导通的大部分区域均为交流电的负电压，晶闸管在此期间由于 E 的作用仍承受极性为正的相电压，所以输出的平均电压就为负值。三相桥式逆变电路一个周期中的输出电压由 6 个形状相同的波头组成，其形状随β的不同而不同。该电路要求 6 个脉冲，两脉冲之间的间隔为π/3，分别按照 1，2，3，……，6 的顺序依次发出，其脉冲宽度应大于π/3 或者采用“双窄脉冲”输出。
上述电路中，晶闸管阻断期间主要承受正向电压，而且最大值为线电压的峰值。
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图 1 三相桥式全控有源逆变电路 4. 项目内容 运用 MATLAB 中的 simulink 模块建立三相桥式有源逆变电路的模型，并通过修改参数，分别得出触发角 a=60°、90°、120°、150°时相应的波形并分析波形得出结论。
5. 具体步骤 5.1 仿真模型 在 MATLAB 新建一个 Model，命名为 sxqsnbdl.mdl，同时模型建立如下图所示：
图 2 三相桥式全控有源逆变电路的 MATLAB 仿真模型
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5.2 仿真模型模块的参数设置 （1）交流电源 打开参数设置对话框，按三相对称电源要求设置参数。Um=100V、f=50Hz、初相位依次为0°、-120°、120°）
（2）通用变流桥设置参数为 Ron=1e-3Ω、Lon=0H、Vf=0.8V、Rs=10Ω、Cs=4.7e-6F。
（3）RLC 原件 RLC 原件设置参数为 R=45Ω、L=1H、C=inf （4）直流电源 直流电压源电压设置为 150V （5）同步脉冲发生器 同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的 6 个晶闸管，同步 6 脉冲触发器可以给出双脉冲,双脉冲间隔为 60°,触发器输出的 1～6 号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的 6 个晶闸管。
alpha_deg：此端子为脉冲触发角控制信号输入；AB,BC,CA：三相电源的三相线电压输入即Vab,Vbc,andVca；Block：触发器控制端，输入为“0”时开放触发器，输入大于零时封锁触发器； Pulses：6 脉冲输出信号。alpha_deg 为 30 度时双 6 脉冲同步触发器的输入输出信号。Frequencyof synchronizationvoltages(Hz)：同步电压频率（赫兹）；Pulsewidth(degrees)：触发脉冲宽度（角度）；Doublepulsing：双脉冲触发选择。
5.3 仿真结果
图 3 三相桥式全控电路 a=60°时的仿真波形
4 图 4 三相桥式全控电路 a=90°时的仿真波形
图 5 三相桥式全控电路 a=120°时的仿真波形
图 6 三相桥式全控电路 a=150°时的仿真波形
5 6. 总结分析 通过以上的仿真过程分析可以得到以下结论：有源逆变电路实质上是整流电路工作于移相控制角α>π/2，且存在一个极性与晶闸管导通方向一致的反电动势时的特殊情况。逆变的必备条件：1.变流器的输出 Ud 能够改变极性，且控制角 90<α<180。2.有能够改变极性的直流电源 E，且 E 的绝对值大于 Ud 的绝对值。
本说明书主要研究三相桥式有源逆变电路的原理以及如何应用 matlab 仿真软件对有源逆变电路原理进行阐述并对其进行仿真。设计中主要用 matlab 仿真软件仿真了三相桥式有源逆变电路。设计实现三相桥式有源逆变电路在阻感负载时的仿真实例，最后通过调试各个模块的参数来观察和分析仿真结果，并进一步设计出了有源逆变的仿真程序。
6 参考文献 [1]黄俊，王兆安.电力电子技术，机械工业出版社，2000 [2]黄忠霖，电力电子技术的 matlab 实践，国防工业出版社，2005 [3]韩利竹等，Matlab 电子仿真与应用，国防工业出版社，2003