三相桥式带阻感负载整流电路分析电力电子作业

ID:263846 · 发表于 2017-12-19 18:51

只为挣点黑币，解燃眉之急，以后多多发干货，这波就水一波，抱歉

三相桥式带阻感负载整流电路

波形1，原理与上图一样。

波形2，由于有电感滤波，使得电流更加平稳，只要增大电感，就可以使得纹波变得很小，所以就会变成一条直线

波形3，每次Ivt1导通的时候，电压都为0，电流则为此时的电源波形，一直到晶闸管关断，那时的电源波形，然后通过电感滤波，就会变成直线，所以导通时为直线，关断时，电流为0。

参数：脉冲0 0.02 5 0

脉冲1 0.02 5 0.0033333

脉冲2 0.02 5 0.0066667

脉冲3 0.02 5 0.01

脉冲4 0.02 5 0.0133333

脉冲5 0.02 5 0.0166667

电感 1 H

2.1 单相半桥电压型逆变电路

波形1，控制IGBT的导通时间，可以让u1先导通，然后关闭，u2再导通，然后关闭，循环导通关闭，这样就会使得流过阻感负载的电流一会正一会儿负，变成简易的交流电。

波形2，没有做出来，本来由于电流一会正一会负，但是由于有电感的滤波，所以增加和减小的过程都会变得比较平缓。

参数：脉冲1 0.02 50 0

脉冲2 0.02 50 0.01

电感 1H

2.2 单相全桥逆变电路

波形1，逆变后，阻感负载的电压波形，原理与上图一样，通过控制IGBT的通和段，来控制导通的时间，来使得这半个周期正向导通，下半个周期逆向导通。而且由于有续流二极管的存在，不会存在电流尖峰，起到保护电路的作用。

波形2波形3，IGBT0的电压波形和电流波形，电压波形，导通时电压为0，关断时电压为电源电压，导通时，电流慢慢上升，波形成上升波形，关断时，由于有续流二极管的存在，电感中的电流不会从IGBT里走，而是会走续流二极管，所以此时的电流直接降温0。反观续流二极管，当IGBT导通时，二极管反向截止所以会有一个与IGBT正向导通时的反的电压，且电压值相同。当IGBT关断时，此时的电感中的电流就会通过续流二极管流走，所以刚开始一瞬间就会有很大的电流，然后慢慢变小。

参数：脉冲14 0.02 49.99 0

脉冲23 0.02 49.99 0.01

电感 3H 电阻 100欧姆

2.3 三相电压型桥式逆变电路

波形1、2、3，我们将同一列的两个脉冲看成一起，那么久分成模块1,2,3，第一个模块的延迟角为0度，第二个模块的延迟角为120度，第三个模块的延迟就为60度，而且每个模块的上面的IGBT与下面的IGBT开启时间相差半个周期。这样做是因为，哪个波形中的高电平就是此波形对应的模块（U V W）中的上管导通，为负的低电平就是下管导通。所以为此波形。

波形4，此波形为波形1减去波形2 UN’-VN’=UV 原理就是当一模块的上管导通的时候，可能2模块的上管也导通或者2模块的下管也导通，或者一模块下管导通时二模块上管导通，或者二模块下管导通当为情形1时，U 和 V的电位是相同的，所以波形上显示为0，当为情形2时，那么此时的电压波形就是Ud/2+Ud/2=Ud，同理，情形3时为 –Ud，情形4为0，

波形5，波形5为波形123的相加且除以3，因为不管怎么样，同时只能有3个管子相互导通，而总有两个管子可以组成一条真正的回路，此时每个管子的电压都为Ud/2，然后第三个管子要么是上管，要么是下管导通，为上管时则抵消前面上管的电压，为下管时则抵消前面下管的电压，所以其实三个管子加起来的压降只有Ud/2 但是要三个都要分得电压，所以N与N’之间的电压为Ud/6，时正时负。

波形6，和上面波形原理相似，三个电阻之中都会有电流流过。所以总是形成两个电阻并联再与剩下的那个电阻串联的局面，所以当R1是被并联的那个时，电压就是Ud/3，是被剩下的那个，与电路串联时，点压便为2Ud/3，由于流过三个电阻的电流通过桥式逆变电路，可正可负，所以输出的波形也可正可负。

参数：模块1 脉冲1 0.02 50 0

脉冲2 0.02 50 0.01

模块2 脉冲3 0.02 50 0.0066667

脉冲4 0.02 50 0.0166667

模块3 脉冲5 0.02 50 0.0033333

脉冲6 0.02 50 0.0133333

电感 3H 电阻各10欧姆

2.4 单相多重逆变电路

波形1，波形一是因为先开14管，关闭23管，通半个周期。再关闭14管，开23管，通半个周期。就会出现一会儿正一会儿负的波形。

波形2，原理与波形1相同，但是延迟角为60度，这样就可以让波形往右平移60度。

波形3，波形3是波形1和2的叠加，通过这个方法来消除3次谐波。

波形3的THD为23.61%

参数：脉冲14 0.02 50 0

脉冲23 0.02 50 0

脉冲14’ 0.02 50 0.0033333

脉冲23’ 0.02 50 0.0133333

3.1 降压斩波电路

电路图原理，通过IGBT来控制通过的电流的时间。这样有效值就会随着通电流的时间的变化而变化。并且在电路中加一个电感，这样可以滤波，使得波形更加的平滑。

波形1，为Uo，它的有效值随着占空比的大小而改变，当IGBT打开时，电压上升，但是由于中间隔了个电感，所以电流上升得比较慢，加在电阻两端的电压就也缓缓增加。当IGBT关闭时，电感放出能量，使得电流缓缓下降，电阻上的电压也缓缓下降。电感越大，电阻上的电压增加或者减小得就会越缓慢。

波形2，这个是流过电阻的电流，U/R=I 所以电流的波形和电压的波形一样的，只是数值有所变化。

波形3，波形3是从IGBT出来的没有经过电感滤波的原始电压，当IGBT打开时，电压唰的一下升高，当IGBT关闭时，又迅速变为0.

3.3 升压斩波电路

仿真过程中发现一个有趣的问题。

1.可以看到，占空比设置为50%。当电容为1的时候，电压U0达到了380V，不符合公式。但是当电容为0.01时，电压就变成了符合公式的197.3V

我觉得这是因为，放置电容的本来的目的是想要稳压，一会儿冲一会儿放。但是，当电容太大时，直流电给电容充电，充好电之后电容里储存的电压很大，所以当IGBT打开，这时本应该让电容放一会儿电了来达到稳压的效果，但是由于电容太大，储存的电压太高，电容直接给了电阻200V的电压。再加上电源通过升压电路给电阻的电压200V，所以电压加起来一共有400V，测出来只有380V是电容在放电过程中会消耗一部分储存的电压。

2.但是当把电容设置为50的时候，电压却只有50V

我觉得这是因为，当电容特别特别大时，一个脉冲过来，所带来的能量，不足以让那么大的电容充满电，而我们都知道，当电容在直流电路中，并且还没在充电过程的时候，它就相当于短路。所以当IGBT打开时，所有的电能都流进了电容，给电容充电。只有当IGBT关闭了，电容才会给电阻放电，并且这种情况下，电阻的电压完全来自于电容，但是由于电容太大，不容易充满电，所以前一段时间电容的电量很低，所以提供的电压也很低。

总结：当电容已经不再纯粹的作为稳压工具，开始储存能量时，会对电路造成很大的影响。

正常仿真：波形1，当IGBT导通时，电流不会经过右半部份，电流直接从TGBT过，并且给电感充能。当IGBT断开时，电流通过二极管流入右半边。此时，电源在给电阻供能的同时，前面储存了能量的电感也在给电阻供能，导致电阻的电压比电源电压高。

波形2，这是二极管的电流。