三相橋式帶阻感負載整流電路分析電力電子作業

ID:263846 · 發表于 2017-12-19 18:51

只為掙點黑幣，解燃眉之急，以后多多發干貨，這波就水一波，抱歉

三相橋式帶阻感負載整流電路

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，只要增大電感，就可以使得紋波變得很小，所以就會變成一條直線

波形3，每次Ivt1導通的時候，電壓都為0，電流則為此時的電源波形，一直到晶閘管關斷，那時的電源波形，然后通過電感濾波，就會變成直線，所以導通時為直線，關斷時，電流為0。

參數：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的導通時間，可以讓u1先導通，然后關閉，u2再導通，然后關閉，循環導通關閉，這樣就會使得流過阻感負載的電流一會正一會兒負，變成簡易的交流電。

波形2，沒有做出來，本來由于電流一會正一會負，但是由于有電感的濾波，所以增加和減小的過程都會變得比較平緩。

參數：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，阻感負載的電壓波形，原理與上圖一樣，通過控制IGBT的通和段，來控制導通的時間，來使得這半個周期正向導通，下半個周期逆向導通。而且由于有續流二極管的存在，不會存在電流尖峰，起到保護電路的作用。

波形2波形3，IGBT0的電壓波形和電流波形，電壓波形，導通時電壓為0，關斷時電壓為電源電壓，導通時，電流慢慢上升，波形成上升波形，關斷時，由于有續流二極管的存在，電感中的電流不會從IGBT里走，而是會走續流二極管，所以此時的電流直接降溫0。反觀續流二極管，當IGBT導通時，二極管反向截止所以會有一個與IGBT正向導通時的反的電壓，且電壓值相同。當IGBT關斷時，此時的電感中的電流就會通過續流二極管流走，所以剛開始一瞬間就會有很大的電流，然后慢慢變小。

參數：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脈沖看成一起，那么久分成模塊1,2,3，第一個模塊的延遲角為0度，第二個模塊的延遲角為120度，第三個模塊的延遲就為60度，而且每個模塊的上面的IGBT與下面的IGBT開啟時間相差半個周期。這樣做是因為，哪個波形中的高電平就是此波形對應的模塊（U V W）中的上管導通，為負的低電平就是下管導通。所以為此波形。

波形4，此波形為波形1減去波形2 UN’-VN’=UV 原理就是當一模塊的上管導通的時候，可能2模塊的上管也導通或者2模塊的下管也導通，或者一模塊下管導通時二模塊上管導通，或者二模塊下管導通當為情形1時，U 和 V的電位是相同的，所以波形上顯示為0，當為情形2時，那么此時的電壓波形就是Ud/2+Ud/2=Ud，同理，情形3時為 –Ud，情形4為0，

波形5，波形5為波形123的相加且除以3，因為不管怎么樣，同時只能有3個管子相互導通，而總有兩個管子可以組成一條真正的回路，此時每個管子的電壓都為Ud/2，然后第三個管子要么是上管，要么是下管導通，為上管時則抵消前面上管的電壓，為下管時則抵消前面下管的電壓，所以其實三個管子加起來的壓降只有Ud/2 但是要三個都要分得電壓，所以N與N’之間的電壓為Ud/6，時正時負。

波形6，和上面波形原理相似，三個電阻之中都會有電流流過。所以總是形成兩個電阻并聯再與剩下的那個電阻串聯的局面，所以當R1是被并聯的那個時，電壓就是Ud/3，是被剩下的那個，與電路串聯時，點壓便為2Ud/3，由于流過三個電阻的電流通過橋式逆變電路，可正可負，所以輸出的波形也可正可負。

參數：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，波形一是因為先開14管，關閉23管，通半個周期。再關閉14管，開23管，通半個周期。就會出現一會兒正一會兒負的波形。

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，通過這個方法來消除3次諧波。

波形3的THD為23.61%

參數：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IGBT來控制通過的電流的時間。這樣有效值就會隨著通電流的時間的變化而變化。并且在電路中加一個電感，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IGBT打開時，電壓上升，但是由于中間隔了個電感，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IGBT關閉時，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越緩慢。

波形2，這個是流過電阻的電流，U/R=I 所以電流的波形和電壓的波形一樣的，只是數值有所變化。

波形3，波形3是從IGBT出來的沒有經過電感濾波的原始電壓，當IGBT打開時，電壓唰的一下升高，當IGBT關閉時，又迅速變為0.

3.3 升壓斬波電路

仿真過程中發現一個有趣的問題。

1.可以看到，占空比設置為50%。當電容為1的時候，電壓U0達到了380V，不符合公式。但是當電容為0.01時，電壓就變成了符合公式的197.3V

我覺得這是因為，放置電容的本來的目的是想要穩壓，一會兒沖一會兒放。但是，當電容太大時，直流電給電容充電，充好電之后電容里儲存的電壓很大，所以當IGBT打開，這時本應該讓電容放一會兒電了來達到穩壓的效果，但是由于電容太大，儲存的電壓太高，電容直接給了電阻200V的電壓。再加上電源通過升壓電路給電阻的電壓200V，所以電壓加起來一共有400V，測出來只有380V是電容在放電過程中會消耗一部分儲存的電壓。

2.但是當把電容設置為50的時候，電壓卻只有50V

我覺得這是因為，當電容特別特別大時，一個脈沖過來，所帶來的能量，不足以讓那么大的電容充滿電，而我們都知道，當電容在直流電路中，并且還沒在充電過程的時候，它就相當于短路。所以當IGBT打開時，所有的電能都流進了電容，給電容充電。只有當IGBT關閉了，電容才會給電阻放電，并且這種情況下，電阻的電壓完全來自于電容，但是由于電容太大，不容易充滿電，所以前一段時間電容的電量很低，所以提供的電壓也很低。

總結：當電容已經不再純粹的作為穩壓工具，開始儲存能量時，會對電路造成很大的影響。

正常仿真：波形1，當IGBT導通時，電流不會經過右半部份，電流直接從TGBT過，并且給電感充能。當IGBT斷開時，電流通過二極管流入右半邊。此時，電源在給電阻供能的同時，前面儲存了能量的電感也在給電阻供能，導致電阻的電壓比電源電壓高。

波形2，這是二極管的電流。