三相橋式電路

• 一、基本電路原理
• • 1.三相橋式全控整流電路
  • 2.三相橋式半控整流電路
• 二、MATLAB仿真方法
• • 1.需要用到的基本組件
  • • 基本元件（RLC和功率開關器件）
    • • Series RLC Branch（Elements中的）
      • Power Electronics（Elements中的）
    • 連線（Mux，Demux）
    • 信號（Powergui，AC電壓源，脈沖）
    • • Powergui
      • AC Voltage Source
      • 脈沖方式
      • • Delay觸發
        • Pulse Generator
    • 測量
    • • 瞬時值
      • 平均值
    • 顯示
    • • Scope
      • • 圖例
        • 圖形
        • 線型
  • 2.變量存儲
• 三、電路搭建
• • • ①電路連接
    • ②電路觸發
• 四、仿真電路
• 五、實驗波形
• • 三相橋式全控電阻負載
  • 三相橋式全控阻感負載
  • 三相橋式半控電阻負載
  • 三相橋式半控阻感負載
• 六、可以改進的地方

一、基本電路原理

1.三相橋式全控整流電路

R移相范圍是0-120°
RL移相范圍是0-90°

2.三相橋式半控整流電路

R和RL移相范圍都是180°

二、MATLAB仿真方法

1.需要用到的基本組件

由于版本不同，可能目錄有所區別，但是只需要搜索Commonly Used
Blocks以及Fundamental Blocks，這兩個目錄，即可找到大部分材料，這兩個目錄是不變的。

如果對某個元件不太明白，想深入了解原理，去Mathworks官網查看即可。

另外，由于我下面要用到3種觸發方式、兩種線路共六種方法，所以這些器件留個大致印象即可。

基本元件（RLC和功率開關器件）

Series RLC Branch（Elements中的）

這個元件雙擊以后，可以自由選擇R、L、C直接的組合，可以單獨，可以兩個，可以三個。

Power Electronics（Elements中的）

其中既有單獨的開關功率器件，也有集成的橋元件

我們實驗中用晶閘管和二極管即可。

這個元件是一個通用橋元件，可以自由選擇1-24橋臂數目，左邊引出觸發點和中間節點，右邊接負載即可。

連線（Mux，Demux）

Mux，Demux，分別是將信號匯合和拆分的工具。和Bus Creator及Bus
Selector的區別是，前兩個雖然匯合了，但信號依然是獨立的，后兩個匯合后，就把幾個信號視為一個整體了。不過我沒有驗證，實際使用中也沒有太大區別，就用Mux和Demux即可。

這兩個工具和之后的測量有一定的關系

信號（Powergui，AC電壓源，脈沖）

Powergui

Fundamental Blocks中的Powergui

Powergui修改仿真初始狀態，是電路中必不可少的元件，沒有會報錯。

AC Voltage Source

Electrial Sources中的AC Voltage Source

形成星形連接的AC電壓源自然是必不可少的，要注意設置幅值，以及A相電壓0°，B相電壓-120°，C相電壓120°。頻率設置為50Hz。

脈沖方式

Delay觸發

Delay也就是離散觸發，我們首先要設置

上面是仿真時間0.06s，下面是選擇采樣時間，每隔0.00001s采一次樣。

在powergui中做同樣設置。

主要用到的元件有，Commonly Used Blocks中的Constant，Delay，以及Power
Electronics中的PWM生成器。

最左邊的Constant調節占空比，DP那個符號產生PWM波，我們脈寬設置10，頻率設置50，也就是每0.02s一次PWM波。而采樣周期為0.00001s，也就是說，一個周期的步長為0.02/0.00001=2000步，那么30°對應的步長也就是30/360*2000=167步。

而delay中的步長設置，如果使用參數，很容易報錯，原因在于，步長的數字必須是整數，而我們的數字很容易除出來小數。

例如，Angel_Turn_On/360*2000，如果前面變量取30，立馬就會報錯，無法仿真。解決方法是想辦法轉化成整數。我們知道30度是167步，可以以30的步長為精度，改為下面這樣，就不會報錯了。360/Angle_Turn_On*167。但實際是也是錯的，因為matlab只要遇到/，會自動轉化為浮點數，而如果我們以每度為基準，1/360*2000=5.556，這樣取整數的精度是不行的，我們可以通過，縮小采樣值來提高精度。

也就是說，把之前的1e-5改成1e-6，隨后，步長就是20000步，1/360**20000=55，精度會提高，但是代價是仿真速度降低10倍。

當然如果你不介意自己手動每次改參數，那么不設置變量，就用1e-5也是可以的。

Pulse Generator

這是單獨的脈沖信號，除此之外，還有一種整合的觸發信號

這是6脈沖的觸發信號，6脈沖在三相橋式半控整流電路，會遇到問題，因為下面三個二極管不需要觸發，這個時候就需要用到連線里的demux，把6個脈沖分解，只使用135的脈沖觸發信號。

如果需要做其他4個橋的，8個橋的實驗，可以用下面這個器件，它可以根據橋的數目選擇生成的脈沖數目。

測量

瞬時值

Measurements中的

電壓表和電流表就不多說了，該怎么用就怎么用，而這個Multimeter也是測量元件。

前面的Series RLC Branch，在仿真文件中雙擊，有一個選項

默認情況下這個選項是不選的，在你選擇了以后，然后再添加一個Multimeter，再雙擊它

就會看到這兩個數據，把他們添加到右邊，此時這個Multimeter的輸出就有兩個信號。沒有做過仿真的同學可能就會有疑惑了，兩個信號合一起了，那怎么顯示啊？你把右邊接個示波器試試就知道了，這兩個圖會顯示在一起，但你可以自己修改線型以區別他們。

同理，AC Source，上面的功率器件也都有對應的測量點Measurement
Port，打開之后就能獲得想要的信息，電壓源只有相電壓，線電壓還是得用電壓表來測量。

平均值

這個Mean可以輸出信號的平均值。

顯示

Scope

Scope本身沒有什么難的，只是設置的細節比較多。我們一般做實驗要打印實驗報告，當然不會選擇彩印，而原本的線條顏色自然要修改成易于辨識的圖線。

這是實驗我修改后的圖像效果，這樣打印出來的實驗報告，看著才清晰。

圖例

首先是圖例，也就是Legend

圖例會根據信號線上的內容自動輸入，例如

當有多條總線時，Legend會從后向前讀取。

可以看到，前面的數據被忽略了。因此，如果需要很標準的圖例，又是混合數據總線，就需要先Demux，再mux，就像我圖中所做的那樣。

圖形

或者

這個Layout可以選擇布局方式。

這個選項表示仿真開始的時候會自動打開的scope。

第一個是顯示時間，后三個表示把X軸的時間全部標注出來

第一個是上方標題，第二個是打開網格，下面是最大最小，一般也可以自動設置，最后的是圖形左側的標簽。

線型

Figure color就是背景顏色，axes
colors前一個是坐標背景，后一個是坐標軸顏色，建議把坐標軸顏色改深一些，但不要全黑，既有區分度，打印出來又能看清。

而下面的Line，就是線的形式和粗細，Marker不建議用，就是在線上加入很多符號，一般三條線，粗細2，然后實現，兩種不同的虛線就夠了。

2.變量存儲

Matlab有三種變量存儲方式，一是Base
Workspace，也就是平常存在于主頁面右邊的工作框。

二是Simulink Workspace，打開某一特定的仿真文件，選擇modeling

這里就可以添加變量

還有一種方法是數據字典，也即Data Dictionary這個概念類似于Python中字典的概念。

點擊上面的Data Dictionary即可創建一個數據字典了。

這里我的Rectifier_Variables就是先前建立的一個數據字典

可以在Model Explorer中看到，每個模型下面都有一個External
Data的東西，分別以鏈接形式顯示著Base_Workspace和我剛剛建立的數據字典。

將數據字典和模型建立聯系的方法就是，使用這個按鈕。

Base_Workspace的特點是，不用創建新的文件，直接全模型通用，但每次離開前都要用save(‘xxx’)保存當前工作區變量，而每次進入后，需要用load(‘xxx’)加載工作區變量；

Simulink Workspace的特點是，僅供當前模型使用變量，自動加載自動保存；

Data Dictionary的特點是，自由選擇需要鏈接的模型，不需要每次保存加載。

本次實驗，我們需要作出三相橋式全控整流電路和三相半控整流電路的波形變換，顯然，2種電路，2種負載，需要改變的變量就是觸發，所以我們應該選擇Data
Dictionary的方式，因為我們需要在不同模型間使用共有的參數，除了觸發角外，脈沖寬度，周期，脈沖幅值都可以設置為一樣的數值。

也就是說，如果只需要一次性使用參數，使用Base
Workspace，如果只需要測試一個模型，使用Simulink
Workspace，如果需要測試多組數據且多模型共用，使用Data Dictionary。

這就是我們實驗中需要使用的數據

三、電路搭建

①電路連接

電路連接有兩種方法，一是直接用橋元件，一是自己用thysistor和diode慢慢搭建。

②電路觸發

觸發則是兩個大方法，delay的離散觸發和pulse
generator的連續觸發，連續觸發又可以用6脈沖元件，或者是單獨的觸發元件。

幾點小知識總結

Mux和Bus Creator

四、仿真電路

電路主體

加入各種測量元件后的結果。

五、實驗波形

相電壓、線電壓、135脈沖、246脈沖、晶閘管UI、負載UI為一張圖
6個開關器件的電壓電流為一張圖。

三相橋式全控電阻負載

α=0°

α=30°

α=60°

α=90°


α=120°

三相橋式全控阻感負載

α=0°

α=30°

α=60°

α=90°


電流這個時候已經消失了。

三相橋式半控電阻負載

α=0°

α=30°


α=60°


α=90°

α=120°

α=150°

α=180°

三相橋式半控阻感負載

α=0°

α=30°

α=60°

α=90°

α=120°

α=150°

α=180°

六、可以改進的地方

1.自動化仿真

我們已經設置了變量，需要保存不同導通角的波形，這件事情我試圖用讓matlab自行完成，但我沒有找到對應的方法，我只能讓他改變參數運行多次，但是不知道如何提取scope的圖像并保存在一個地方。

2.將幾種方法合成一個電路，通過開關選擇不同的線路連接方法和觸發方式。

講道理也不是很難，負載，就可以用開關完成；線路連接的話就復雜點。而且那樣還需要考慮變量的修改問題，例如開關控制的兩個負載的數據，還是得修改multimeter的數值。

3.其實Power Electronics中原本就有各種電力電子電路

4.比較離散和連續觸發的區別

采樣1e-5每秒的狀態下，波形圖完全一致，但是離散的步長是整數，有諸多限制。

5.matlab文件名和變量名的限制

文件名必須以字母開頭，可以包含字母、數字或下劃線，其余的空格啊，括號啊亂七八糟的都不行。變量語句測試后也是如此，不能還有括號。

4.比較離散和連續觸發的區別

采樣1e-5每秒的狀態下，波形圖完全一致，但是離散的步長是整數，有諸多限制。

5.matlab文件名和變量名的限制

文件名必須以字母開頭，可以包含字母、數字或下劃線，其余的空格啊，括號啊亂七八糟的都不行。變量語句測試后也是如此，不能還有括號。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的三相桥式电路的simulink电路仿真简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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