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题目：三相桥式全控整流电路仿真

利用simpowersystems建立三相全控整流桥的仿真模型。输入三相电压源，

线电压380V，50Hz，内阻0.001欧姆。可用“UniversalBridge”模块。

一、带电阻负载的仿真。负载为电阻1欧姆。仿真时间0.2s。改变触发角alpha，

观察并记录alpha=3090120度时Ud、U

vt1

、Id的波形。并画出电路的移相

特性Ud=f(alpha)。

仿真模型如下所示：

A．alpha=30时

直流侧电压Ud，记录此时电压值为496.8V（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.01s）

晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

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2

B．alpha=90时

直流侧电压Ud，记录此时电压值为67.14V（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

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3

C．alpha=120时

直流侧电压Ud，记录此时电压值为0.00184V（约为0V）（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.01s）

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晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

画出电路的移相特性Ud=f(alpha)。（记录数据表格如下）

触发角alpha（度）输出平均电压

0496.3

10512.4

20510

30496.8

40480.9

50470.3

60419.2

70229.4

80133.8

9073.16

1000.00451

1100.00243

1200.00184

移相特性曲线如下所示：

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实验结果分析：由仿真波形得知，当触发角小于等于90时，由于是纯电阻性

负载，所以Ud波形均为正值，直流电流Id与Ud成正比，并且电阻为1欧姆，

所以直流电流波形和直流电压一样。随着触发角增大，在电压反向后管子即关断，

所以晶闸管的正向导通时间减少，对应着输出平均电压逐渐减小，并且当触发角

大于60后Ud波形出现断上帝之矛 续。而随着触发角的持续增大，输出电压急剧减小，

最后在120时几乎趋近于0。对于晶闸管来说，在整流工作状态下其所承受的

为反向阻断电压。移相范围珍惜时间名言 为0~120。

二、1、带阻感负载的仿真。R=1欧姆，L=10mH，仿真时间0.2s。不接续

流二极管。改变触发角alpha，观察并记录alpha=306090度时Ud,U

vt1

,Id的波形。

并画出电路的移相特性Ud=f(alpha)。

仿真模型如下所示：

A．alpha=30度时，

直流侧电压Ud，记录此时电压值为496.1V（最小分度为0.01s）

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6

直流侧电流Id（0.01s）

晶闸管T1的电压U

vt1

（0.01s）

B．alpha=60时，

直流侧电压Ud，记录此时电压值为417.9V（最小分度为0.01s）

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7

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

C．alpha=90时，

直流侧电压Ud，记录此时电压值为103.5V（最小分度为0.005s）

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8

直流侧电流Id（最小分度为0.01s）

晶闸管T1的电压U

vt1

（0.01s）

画出电路的移相特性Ud=f(alpha)（记录表格如下）

触发角alpha（度）输出平均电压

0496.爱心教育 9

10513.2

20510.3

30496.1

40489.9

50469.7

60417.9

70300.6

80191.8

90103.5

10043.46

11014.07

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移相特性曲线如下所示：

实验结果分析：对于阻感性的负载，当触发角小于60时，整流输出电压波形

与纯阻性负载时基本相同，所不同的是，阻感性负载直流侧电流由于有电感的滤

波作用而不会发生急剧的变化，输出波形较为平稳。而当触发角大于等手电筒的英文 于60

小于90时，由于电感的作用，延长了管子的导通时间，使Ud波形出现负值，

而不会出现断续，所以直流侧输出电压会减小，但是由于正面积仍然大于负面积，

这时直流平均电压仍为正值。当触发角大于90时，由于id太小，晶闸管无法

再导通，输出几乎为0。工作在整流状态，晶闸管所承受的电压主要为反向阻断

电压。移相范围为0~90。

2、当触发角为30度时，从第六个周期开始移去A相上管的手抄报交通安全 触发脉冲，观

察并记录移去触发脉冲后Ud,Uvt,Id的波形。并分析故障现象。

直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）

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直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

晶闸管T1的电压U

vt1

（0.02s）

实验结果分析：当移去A相上管的触发脉冲后，A相上管不能正常的导通，这

就使得C相上管所加电压仍为正向电压而无法正常的关断，持续导通一段时间

后，B相电压变为正，C相上管立即关断，随后B相触发脉冲到来，B相正常触

发导通，再后来C相正常触发导通。对于T1管来说，由于不能正常的导通，所

以，其输出电压在当应该为交替的相电压，而不会出现导通时那样持续一段时间

为0。对于输出直流电流来说，由于有一相不能正常的输出，所以会使其平均值

减小，并且出现较大的波动。

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三、带阻感负载的仿真R=1欧姆,L=10mH。仿真时间0.2s。接续流二极管。

改变触发角alpha,观察并记录alpha=306090度时Ud,Uvt,Id的波形。并画出电路

的移相特性Ud=f(alpha)。

仿真模型如下所示：

A．alpha=30度时；

直流侧电压Ud，记录此时电压值为442.2V（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

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晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

B．alpha=60度时；

直流侧电压Ud，记录此时电压值为11.3V（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.005s）

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晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

C．alpha=90度时；

直流侧电压Ud，记录此时电压值为68.22V（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

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晶闸管T1的电压U

vt1

（最小分度为0.01s）

画出电路的移相特性Ud=f(alpha)（记录数据表格如下）

触发角alpha（度）输出平均电压

0509.9

10502.9

20479.6

30442.2

40391.7

50329.2

60256.1

70182.6

80119.5

9068.22

1000.003169

1100.002015

1200.0011116

移相特性曲线如下所示：

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实验结果分析：由于是阻感性负载，所以电感能够使电流输出平稳；在没有续流

二极管的情况下，晶闸管的导通时间得到延长，而当加入续流二极管后，电流通

过二极管续流，二极管续流功率损耗较小，这时输出电流相对来说就较不加续流

二极管时要小，而输出电压相对来说却要大些。

四、带反电动势负载。将负载改为直流电源E=40V，R=2欧姆。接平波电

抗器Ld=10mH,观察并记录不同alpha时输出电压Ud和Id的波形。

仿真模型如下所示

A．alpha=30暖心歌曲 度时；

直流侧电压Ud（最小分度为0.01s）

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直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

B．alpha=60度时；

直流侧电压Ud（最小分度为0.01s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

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17

C．alpha=84度时；

直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

D．Alpha=86度时；

直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）

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直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

E．Alpha=86.5度时；

直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

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F．Alpha=90度时；

直流侧电压Ud（最小分度为0.02s）

直流侧电流Id（最小分度为0.02s）

实验结果分析：由于有反电势的作用，直流侧输出电压相对于之前，会在原来的

基础上减去一个反电势输出，所以平均输出电压减小40V，相对的输出直流电流

也在原来的基础上减小。由理论的计算可以知道，当触发角=86.5时输出直流

电压近似为40V，这时晶闸管两端电压没有达到导通要求，所以这时输出电流近

似为0。随着触发角的增大，输出电压越接近40V，输出电流也更接近于0。

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五、交流侧电抗的影响。直流侧为电阻负载，1欧姆。交流侧串联0.1mH电

感，观察记录直流电压、交流电流和整流器出口的交流电压波形，计算直流电压

降落值。

仿真模型如下所示：（30度为例）

直流电压Ud（最小分度为0.01s）

交流电流Id（最小分度为0.02s）

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整流器出口的交流电压如下：

由仿真结果记录：直流侧平均电压Ud=418.3V；

而由实验一得到的交流侧纯阻性负载时，Ud=496.8V

故电压降落为78.5V。

实验结果分析：把所有交流侧的电感都折算到变压器的副边，用一个集中的电感

Lb来代替，当然，它主要表现为整流怎么缓解肌肉酸痛 器变压器每相的漏感，这样，由于Lb阻止

电流的变化，使晶闸管或整流管的换相都不可能瞬时完成；因而在换相过程中会

出现两条支路同时导通的所谓重叠导通现象，也就必然产生不同于前面分析的特

殊问题。由于重叠的影响，整流输出电压产生了换相压降，换相压降正比于负载

电流Id，这相当于整流电源内增加了一项内阻Rc；但应注意，内阻Rc区别于欧

姆电阻的是，它并不消耗有功功率。

2010.05.22