標(biāo)題: 三相橋式帶阻感負(fù)載整流電路分析 電力電子作業(yè) [打印本頁(yè)]
作者: TMH1216    時(shí)間: 2017-12-19 18:51
標(biāo)題: 三相橋式帶阻感負(fù)載整流電路分析 電力電子作業(yè)
只為掙點(diǎn)黑幣，解燃眉之急，以后多多發(fā)干貨，這波就水一波，抱歉

三相橋式帶阻感負(fù)載整流電路
波形1，原理與上圖一樣。
波形2，由于有電感濾波，使得電流更加平穩(wěn)，只要增大電感，就可以使得紋波變得很小，所以就會(huì)變成一條直線
波形3，每次Ivt1導(dǎo)通的時(shí)候，電壓都為0，電流則為此時(shí)的電源波形，一直到晶閘管關(guān)斷，那時(shí)的電源波形，然后通過(guò)電感濾波，就會(huì)變成直線，所以導(dǎo)通時(shí)為直線，關(guān)斷時(shí)，電流為0。
參數(shù)：脈沖0  0.02   5     0
脈沖1  0.02   5     0.0033333
      脈沖2  0.02   5     0.0066667
      脈沖3  0.02   5     0.01
      脈沖4  0.02   5     0.0133333
      脈沖5  0.02   5     0.0166667
      電感 1 H
2.1 單相半橋電壓型逆變電路
波形1，控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間，可以讓u1先導(dǎo)通，然后關(guān)閉，u2再導(dǎo)通，然后關(guān)閉，循環(huán)導(dǎo)通關(guān)閉，這樣就會(huì)使得流過(guò)阻感負(fù)載的電流一會(huì)正一會(huì)兒負(fù)，變成簡(jiǎn)易的交流電。
波形2，沒(méi)有做出來(lái)，本來(lái)由于電流一會(huì)正一會(huì)負(fù)，但是由于有電感的濾波，所以增加和減小的過(guò)程都會(huì)變得比較平緩。
參數(shù)：脈沖1  0.02   50    0
      脈沖2  0.02   50    0.01
電感  1H
2.2 單相全橋逆變電路
波形1，逆變后，阻感負(fù)載的電壓波形，原理與上圖一樣，通過(guò)控制IGBT的通和段，來(lái)控制導(dǎo)通的時(shí)間，來(lái)使得這半個(gè)周期正向?qū)�，下半個(gè)周期逆向?qū)�。而且由于有續(xù)流二極管的存在，不會(huì)存在電流尖峰，起到保護(hù)電路的作用。
波形2波形3，IGBT0的電壓波形和電流波形，電壓波形，導(dǎo)通時(shí)電壓為0，關(guān)斷時(shí)電壓為電源電壓，導(dǎo)通時(shí)，電流慢慢上升，波形成上升波形，關(guān)斷時(shí)，由于有續(xù)流二極管的存在，電感中的電流不會(huì)從IGBT里走，而是會(huì)走續(xù)流二極管，所以此時(shí)的電流直接降溫0。反觀續(xù)流二極管，當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，二極管反向截止所以會(huì)有一個(gè)與IGBT正向?qū)〞r(shí)的反的電壓，且電壓值相同。當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，此時(shí)的電感中的電流就會(huì)通過(guò)續(xù)流二極管流走，所以剛開(kāi)始一瞬間就會(huì)有很大的電流，然后慢慢變小。
參數(shù)：脈沖14  0.02   49.99   0
      脈沖23  0.02   49.99   0.01
      電感 3H   電阻  100歐姆
2.3 三相電壓型橋式逆變電路
波形1、2、3，我們將同一列的兩個(gè)脈沖看成一起，那么久分成模塊1,2,3，第一個(gè)模塊的延遲角為0度，第二個(gè)模塊的延遲角為120度，第三個(gè)模塊的延遲就為60度，而且每個(gè)模塊的上面的IGBT與下面的IGBT開(kāi)啟時(shí)間相差半個(gè)周期。這樣做是因?yàn)�，哪個(gè)波形中的高電平就是此波形對(duì)應(yīng)的模塊（U V W）中的上管導(dǎo)通，為負(fù)的低電平就是下管導(dǎo)通。所以為此波形。
波形4，此波形為波形1減去波形2   UN’-VN’=UV 原理就是當(dāng)一模塊的上管導(dǎo)通的時(shí)候，可能2模塊的上管也導(dǎo)通或者2模塊的下管也導(dǎo)通，或者一模塊下管導(dǎo)通時(shí)二模塊上管導(dǎo)通，或者二模塊下管導(dǎo)通當(dāng)為情形1時(shí)，U 和 V的電位是相同的，所以波形上顯示為0，當(dāng)為情形2時(shí)，那么此時(shí)的電壓波形就是Ud/2+Ud/2=Ud，同理，情形3時(shí)為 –Ud，情形4為0，
波形5，波形5為波形123的相加且除以3，因?yàn)椴还茉趺礃樱瑫r(shí)只能有3個(gè)管子相互導(dǎo)通，而總有兩個(gè)管子可以組成一條真正的回路，此時(shí)每個(gè)管子的電壓都為Ud/2，然后第三個(gè)管子要么是上管，要么是下管導(dǎo)通，為上管時(shí)則抵消前面上管的電壓，為下管時(shí)則抵消前面下管的電壓，所以其實(shí)三個(gè)管子加起來(lái)的壓降只有Ud/2 但是要三個(gè)都要分得電壓，所以N與N’之間的電壓為Ud/6，時(shí)正時(shí)負(fù)。
波形6，和上面波形原理相似，三個(gè)電阻之中都會(huì)有電流流過(guò)。所以總是形成兩個(gè)電阻并聯(lián)再與剩下的那個(gè)電阻串聯(lián)的局面，所以當(dāng)R1是被并聯(lián)的那個(gè)時(shí)，電壓就是Ud/3，是被剩下的那個(gè)，與電路串聯(lián)時(shí)，點(diǎn)壓便為2Ud/3，由于流過(guò)三個(gè)電阻的電流通過(guò)橋式逆變電路，可正可負(fù)，所以輸出的波形也可正可負(fù)。
參數(shù)：模塊1  脈沖1   0.02    50    0
              脈沖2   0.02    50    0.01
      模塊2  脈沖3   0.02    50    0.0066667
              脈沖4   0.02    50    0.0166667
      模塊3  脈沖5   0.02    50    0.0033333
              脈沖6   0.02    50    0.0133333
      電感 3H    電阻 各10歐姆   
2.4 單相多重逆變電路
波形1，波形一是因?yàn)橄乳_(kāi)14管，關(guān)閉23管，通半個(gè)周期。再關(guān)閉14管，開(kāi)23管，通半個(gè)周期。就會(huì)出現(xiàn)一會(huì)兒正一會(huì)兒負(fù)的波形。
波形2，原理與波形1相同，但是延遲角為60度，這樣就可以讓波形往右平移60度。
波形3，波形3是波形1和2的疊加，通過(guò)這個(gè)方法來(lái)消除3次諧波。
波形3的THD為23.61%
參數(shù)： 脈沖14  0.02   50    0
       脈沖23  0.02   50    0
       脈沖14’  0.02   50    0.0033333
       脈沖23’  0.02   50    0.0133333
3.1 降壓斬波電路
電路圖原理，通過(guò)IGBT來(lái)控制通過(guò)的電流的時(shí)間。這樣有效值就會(huì)隨著通電流的時(shí)間的變化而變化。并且在電路中加一個(gè)電感，這樣可以濾波，使得波形更加的平滑。
波形1，為Uo，它的有效值隨著占空比的大小而改變，當(dāng)IGBT打開(kāi)時(shí)，電壓上升，但是由于中間隔了個(gè)電感，所以電流上升得比較慢，加在電阻兩端的電壓就也緩緩增加。當(dāng)IGBT關(guān)閉時(shí)，電感放出能量，使得電流緩緩下降，電阻上的電壓也緩緩下降。電感越大，電阻上的電壓增加或者減小得就會(huì)越緩慢。
波形2，這個(gè)是流過(guò)電阻的電流，U/R=I  所以電流的波形和電壓的波形一樣的，只是數(shù)值有所變化。
波形3，波形3是從IGBT出來(lái)的沒(méi)有經(jīng)過(guò)電感濾波的原始電壓，當(dāng)IGBT打開(kāi)時(shí)，電壓唰的一下升高，當(dāng)IGBT關(guān)閉時(shí)，又迅速變?yōu)?.

3.3 升壓斬波電路
仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的問(wèn)題。
1.可以看到，占空比設(shè)置為50%。當(dāng)電容為1的時(shí)候，電壓U0達(dá)到了380V，不符合公式。但是當(dāng)電容為0.01時(shí)，電壓就變成了符合公式的197.3V
我覺(jué)得這是因?yàn)�，放置電容的本�?lái)的目的是想要穩(wěn)壓，一會(huì)兒沖一會(huì)兒放。但是，當(dāng)電容太大時(shí)，直流電給電容充電，充好電之后電容里儲(chǔ)存的電壓很大，所以當(dāng)IGBT打開(kāi)，這時(shí)本應(yīng)該讓電容放一會(huì)兒電了來(lái)達(dá)到穩(wěn)壓的效果，但是由于電容太大，儲(chǔ)存的電壓太高，電容直接給了電阻200V的電壓。再加上電源通過(guò)升壓電路給電阻的電壓200V，所以電壓加起來(lái)一共有400V，測(cè)出來(lái)只有380V是電容在放電過(guò)程中會(huì)消耗一部分儲(chǔ)存的電壓。
2.但是當(dāng)把電容設(shè)置為50的時(shí)候，電壓卻只有50V
我覺(jué)得這是因?yàn)椋?dāng)電容特別特別大時(shí)，一個(gè)脈沖過(guò)來(lái)，所帶來(lái)的能量，不足以讓那么大的電容充滿電，而我們都知道，當(dāng)電容在直流電路中，并且還沒(méi)在充電過(guò)程的時(shí)候，它就相當(dāng)于短路。所以當(dāng)IGBT打開(kāi)時(shí)，所有的電能都流進(jìn)了電容，給電容充電。只有當(dāng)IGBT關(guān)閉了，電容才會(huì)給電阻放電，并且這種情況下，電阻的電壓完全來(lái)自于電容，但是由于電容太大，不容易充滿電，所以前一段時(shí)間電容的電量很低，所以提供的電壓也很低。
總結(jié)：當(dāng)電容已經(jīng)不再純粹的作為穩(wěn)壓工具，開(kāi)始儲(chǔ)存能量時(shí)，會(huì)對(duì)電路造成很大的影響。
正常仿真： 波形1，當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，電流不會(huì)經(jīng)過(guò)右半部份，電流直接從TGBT過(guò)，并且給電感充能。當(dāng)IGBT斷開(kāi)時(shí)，電流通過(guò)二極管流入右半邊。此時(shí)，電源在給電阻供能的同時(shí)，前面儲(chǔ)存了能量的電感也在給電阻供能，導(dǎo)致電阻的電壓比電源電壓高。
波形2，這是二極管的電流。
3.4 升降壓斬波電路
當(dāng)IBGT打開(kāi)時(shí)，電源電流從電感過(guò)，電感儲(chǔ)存能量。當(dāng)IGBT關(guān)閉時(shí)，電感釋放能力，電感電流從電阻過(guò)，所以如果IGBT打開(kāi)的時(shí)間長(zhǎng)，那么電感儲(chǔ)存能量的時(shí)間長(zhǎng)，電感給電阻釋放能量的時(shí)間就短，所以電阻上的電壓就低。反之，當(dāng)IGBT導(dǎo)通的時(shí)間短，那么電感給電阻釋放能量的時(shí)間長(zhǎng)，電壓就高。
波形1，流過(guò)IGBT的電流，只要IGBT導(dǎo)通就會(huì)有電流。
波形2，二極管上的電流，只要IGBT關(guān)斷，電感釋放能量，二極管上就會(huì)有電流。
波形3，電阻上的電壓，電阻上的電壓與電感釋放能量的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)系。

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