本文在對(duì)三相橋式全控整流電路理論分析的基礎(chǔ)上，建立了基于Simulink的三相橋式全控整流電路的仿真模型，并對(duì)其帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況進(jìn)行了仿真分析與研究。通過仿真分析也驗(yàn)證了本文所建模型的正確性。
1. 三相橋式全控整流電路的工作原理
三相橋式全控整流原理電路結(jié)構(gòu)如圖 1所示。三相橋式全控整流電路是應(yīng)用最廣泛的
整流電路，完整的三相橋式整流電路由整流變壓器、6個(gè)橋式連接的晶閘管、負(fù)載、觸發(fā)器
和同步環(huán)節(jié)組成（見圖 1-1）。6個(gè)晶閘管以次相隔 60度觸發(fā)，將電源交流電整流為直流電。
三相橋式整流電路必須采用雙脈沖觸發(fā)或?qū)捗}沖觸發(fā)方式，以保證在每一瞬時(shí)都有兩個(gè)晶閘
管同時(shí)導(dǎo)通（上橋臂和下橋臂各一個(gè)）。整流變壓器采用三角形/星形聯(lián)結(jié)是為了減少 3的整
倍次諧波電流對(duì)電源的影響。
元件的有序控制，即共陰極組中與 a、b、c三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別為 VT1、
VT3、VT5，共陽(yáng)極組中與 a、b、c三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別為 VT、VT。它們可構(gòu)
成電源系統(tǒng)對(duì)負(fù)載供電的 6條整流回路，各整流回路的交流電源電壓為兩元件所在的相間
的線電壓。
2. 基于 Simulink三相橋式全控整流電路的建模
三相橋式全控整流電路在 Simulink環(huán)境下，運(yùn)用 PowerSystemBlockset的各種元件
模型建立了三相橋式全控整流電路的仿真模型，仿真結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示：
在模型的整流變壓器和整流橋之間接入一個(gè)三相電壓 -電流測(cè)量單元 V-I是為了觀測(cè)
方便。整流器的輸出電壓和電流是通過多路測(cè)量器測(cè)量負(fù)載的電壓和電流來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然也
可以用電壓和電流測(cè)量單元直接檢測(cè)整流器輸出單位和電流。在整流器工作中保證觸發(fā)脈沖
與主電路同步很重要，仿真使用的 6脈沖發(fā)生器是在同步電壓過零時(shí)作為控制角 a=0的位
置，因此在整流變壓器采用△/Y-11聯(lián)結(jié)時(shí)，同步變壓器也可以采用△/Y-11聯(lián)結(jié)，同步信
號(hào)的連接如圖 2-1所示。在同步信號(hào)關(guān)系難以確定時(shí)，可以發(fā)揮仿真的特點(diǎn)，將三相同步信
號(hào)以不同的順序連接到 6脈沖發(fā)生器的 AB、BC、CA3個(gè)同步輸入端，然后運(yùn)行該模型，觀
察整流器輸出電壓波形，如果電壓波形在一周期中 6個(gè)波頭連續(xù)規(guī)則，則該整流器的同步是
正確的。負(fù)載和控制角可以按需要設(shè)定。
3. 設(shè)置模型參數(shù)
三相橋式全控整流電路，電源相電壓為 220V，整流器輸出電壓為 100V（相電壓），
觀察整流器在不同負(fù)載，不同觸發(fā)角時(shí)整流器輸出電壓、電流波形，測(cè)量其平均值。
1、電阻負(fù)載（R的值為 5歐姆、a=30）
（1）設(shè)置模型參數(shù)如下：
1）電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值 380V，頻率為 50HZ，相位分別為 0、-120、
-240.
2）整流器變壓器參數(shù)設(shè)置：一次繞組聯(lián)結(jié)（ wingding
1
connection）選擇
Delta(D11),線電壓為 380V；二次繞組聯(lián)結(jié)（wingding 2 connection）選擇 Y，線電壓為
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173v，在要求不高時(shí)變壓器容量、互感等其他參數(shù)可以保持默認(rèn)值不變。
3）同步變壓器參數(shù)設(shè)置：一次繞組聯(lián)結(jié)（wingding 1 connection）選擇 Delta(D11),
線電壓為 380V；二次繞組聯(lián)結(jié)（wingding 2 connection）選擇 Y，線電壓為 15v，其他
參數(shù)可以保持默認(rèn)值不變。
4）三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。
5）RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R的值為 5歐姆，C的值為 inf。
6）6脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為 50HZ，脈沖寬度取 1，選擇雙脈沖觸發(fā)方式。
7）觸發(fā)角設(shè)置：給定 alph設(shè)置為 30.
4. 仿真并觀察結(jié)果
設(shè)置的仿真參數(shù)如下：仿真時(shí)間為 0.06S，數(shù)值算法采用 ode15。仿真參數(shù)設(shè)置完成
后即可啟動(dòng)仿真，得到的仿真的如圖 4-1~4-6圖所示。
和電流波形（圖下部）相比較，整流后的電壓是直流，而且波形與三相輸入電壓波形相對(duì)應(yīng)。
整流電壓平均值（見圖 4-3）與計(jì)算值 Ud=2.34*100cos30V=202.6V相符。因?yàn)槭请娮柝?fù)載，
整流后的電壓和電流波形相同，但 Y軸坐標(biāo)不同。圖 4-4到圖 4-6所示分別為整流器交流側(cè)
的電流波形。改變控制角可以觀察在不同控制角下整流器的工作情況。
1. 電阻電感負(fù)載（R的值為 5歐姆、L的值為 0.01h、a=60）
在圖 2-1中修改負(fù)載 RLC參數(shù)，R的值為 5歐姆，L的值為 0.01H，C的值為 inf，
同時(shí)將觸發(fā)角設(shè)置為 60.為了觀察整流器輸入電流和輸出電壓的諧波，在仿真模型中增加了
傅立葉（Fourier）分析模塊，修改后的仿真模型如圖 4-7所示。
在仿真參數(shù)中設(shè)置仿真時(shí)間為 0.16S，重新啟動(dòng)仿真，即可得到阻感負(fù)載時(shí)整流器
輸出電壓和電流，如圖 4-8a、4-8b、4-8c所示：
分析觀察到的結(jié)果：由于電感是儲(chǔ)能元件，電感中電流（見圖 4-8c）有以上升的過程，
在啟動(dòng)仿真 0.01s以后電流進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，電流的脈動(dòng)很少。
5. 結(jié)論
本文在對(duì)三相橋式全控整流電路理論分析的基礎(chǔ)上，利用 MATLAB面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思
想和電氣元件的仿真系統(tǒng)，建立了基于 Simulink的三相橋式全控整流電路的仿真模型，并
對(duì)其進(jìn)行了仿真研究。在對(duì)三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況進(jìn)行仿真分析的
基礎(chǔ)上，驗(yàn)證了當(dāng)觸發(fā)角為 30度時(shí) ，負(fù)載電流是連續(xù)的；當(dāng)觸發(fā)角為 60度時(shí)時(shí)，負(fù)載電
流不連續(xù)。這與當(dāng)觸發(fā)角 0<a<60時(shí) ，負(fù)載電流是連續(xù)；當(dāng)觸發(fā)角大于等于 60度時(shí) ，負(fù)
載電流是不連續(xù)相符。通過仿真分析也驗(yàn)證了本文所建模型的正確性。
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