saber三相整流和逆变电路的仿真.ppt
三相整流和逆变电路的仿真,三相整流电路的应用范围和类型,单相整流电路的输出电压较低，给负载提供的容量较小，输出电压的谐波分量较大。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动小、易滤波，或要求快速控制时，通常情况采用对电网来说是平衡的三相整流装置。三相整流电路的类型很多，包括三相半波、三相全控桥式、三相半控桥式、双反星形以及由此发展起来的适用于大功率的12相整流电路等。但最基本的电路还是三相半波整流电路，其余类型的电路都可以看作是三相半波电路以不同方式串联或并联组成的。,三相半波电路,三相半波共阴极整流电路,1、三相半波共阴极整流电路的特点。2、三相半波共阴极整流电路的Saber模型。3、三相半波整流电路的仿真。,特点,模型,仿真,三相半波共阴极整流电路的特点,1、它只对半波整流。2、晶闸管的阴极连接在一起，然后再与负载相连。3、负载电路是通过“地”构成回路。,返回,电路中各元件的属性值,主电路,控制电路,全局变量的设置,返回,电路中各元件的属性值,Vu的属性值：amplitude为310，frequency为50，phase属性值为0。电压源Vv的phase属性值为-120，Vw的phase属性值为120。电阻Ru、Rv、Rw的rnom属性值均设置为0.1，电阻R的rnom属性值设置为10。晶闸管和端点类型转换元件的属性值与单相电路中使用的晶闸管和端点类型转换元件的属性值相同。,返回,电路中各元件的属性值,clocku的属性值为：initial为0，pulse为1，period为20m，tr为0.1m，tf为0.1m，width为1m，clock_delay为0，start_delay为a，其中a是定义的一个全局变量。将clockv的start_delay属性值设置为a+20m/3，clockw的start_delay属性值设置为a+40m/3。,返回,触发角的设置,触发角的修改,三相电路触发角为00的定义,晶闸管的触发时刻为电路的自然换相点，则称晶闸管的触发角为00。对于三相共阴极半波整流电路而言，晶闸管触发角的00定义为电压值大于0的电路自然换相点。,三相半波整流电路,三相整流电路触发角的设置,对三相共阴极(共阳极有相似的结论)半波整流电路中，即使希望整流电路的晶闸管的触发角为00时，时钟源clocku的start_delay属性值也不能为0，而应该是1.667ms，它与300所对应。而晶闸管VT2和VT3的触发脉冲应分别比VT1的触发脉冲滞后1200和2400，因此如果时钟源clocku的start_delay属性值为a，则时钟源clockv、clockw的start_delay属性值分别为a+6.667m和a+13.33m。,返回,SABER元件的使用,1、用于指定需要在网表包含的文件，例如文件中包含了模板变量的参数值。2、用于指定顶层模板参数的值。,返回,三相半波共阴极整流电路的仿真,1、指定三相半波共阴极整流电路作为当前设计。2、生成网表并上载设计。3、首先作DC分析。4、作时域瞬态分析。时域瞬态分析参数为：在Basic标签下的参数为：End Time为100m；Start Time为0；Time Step为1n；Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标签下的参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc，End Point File为tr，在Calibration标签下的参数为：Max Truncation Error为0.005，Sample Point Density为1，其它项均采用默认参数。,坐标系的调整,在SaberScope中的坐标系对应一个堆栈，每个堆栈都有一个名称，改变每个堆栈的名称就将改变曲线的位置。,在同一坐标系中的三相电压,0度时的时域仿真结果,0度时的Fourier分析结果,三相半波整流电路的主要谐波成分为3次谐波。,触发角的设置,触发角的修改,选择EditList/Alter菜单，开启List/Alter Design对话框，选择Parameters标签，用鼠标单击Filter旁向下的箭头，选择Global Parameters选项；单击Type旁向下的箭头，选择All Parameters，在Parameters下将a对应的值从5m/3改为5m，设置完成后单击OK按钮。,触发角为60度时的仿真结果,触发角为60度时的Fourier分析,晶闸管触发角改为600后并没有改变输出的基本特征，3次谐波的幅值最大，但比较00和600的输出直流电压可以发现随着触发角的加大直流输出电压将减小。,触发角为30度时的仿真结果,作业,完成三相半波共阴极整流电路的设计，输入电压源为的幅值为310V，频率为50Hz，负载为阻感负载，电感值为50mH，电阻值为10。仿真分析触发角为300、600时电路的特性和工作过程。将负载电感的值修改为5mH和1H，对触发角为600的工作过程作仿真分析，并分析负载电感对电路特性的影响。,三相全控桥式整流电路的仿真,1、三相全控桥式整流电路的特点。2、三相全控桥式整流电路的仿真模型。3、三相全控桥式整流电路的仿真。,特点,仿真模型,仿真过程,三相全控桥式整流电路的特点,三相桥式整流电路可以看成是共阴极半波整流电路和共阳极半波整流电路的串联。,返回,主电路元件的属性,Vu的属性值为：amplitude为310，frequency为50，offset属性值为0，phase属性值为0，delay属性值为0，damping属性值为0，av_mag属性值为1，ac_phase属性值为0，white_noise属性值为0，flicker属性值为0。Vv的phase属性值为-120，Vw的phase属性值为120。,主电路元件的属性,电阻Ru、Rv、Rw的rnom属性值为0.1，电阻R的rnom属性值设置为10。scr的属性值：ron为0.1u，roff为100meg，von为0.7，init_state为0。端点类型转换元件的属性值为：thresh为0.5，tr为15n，tf为15n，tdon为16n，tdoff为16n。,控制电路元件的属性,clock1的属性值：initial为0，pulse为1，period为20m，tr为0.1m，tf为0.1m，width为wd，clock_delay为0，start_delay为a，其它属性接受默认值。clock3、clock5的start_delay属性值分别设置为a+20m/3和a+40m/3。clock2、clock4、clock6的start_delay属性值设置为a+10m/3，a+10m和a+50m/3。a和 wd分别为全局变量，将其值分别设置为5m/3和5m。,触发脉冲的控制时刻,0度仿真结果,60度仿真结果,触发脉冲的选择,三相桥式整流电路要能够正常工作必须要采用双脉冲触发或宽脉冲触发。双脉冲触发方式为：换相时给上半桥晶闸管发触发脉冲的同时也给下半桥相应的晶闸管发一个触发脉冲，反之，给下半桥晶闸管发触发脉冲的同时也给上半桥的相应的晶闸管发一个触发脉冲。宽脉冲的触发方式为：三相全控桥式整流电路上、下半桥晶闸管的触发脉冲相差600(最小值)，这样当下半桥触发脉冲到来时上半桥的触发脉冲仍然有效。,返回,三相桥式整流电路的仿真,选择设计，生成与之对应的网表并上载设计，作DC分析，并以DC分析为基础作时域瞬态分析，时域瞬态分析的参数：在Basic标签下的参数为：End Time为100m；Start Time为0；Time Step为1n；Start Time为0；Run DC Analysis First为No，Plot After Analysis为Yes-Open Only，在Input/Output标签下的参数为：Plot File为tr，Data File为tr，Initial Point File为dc，End Point File为tr，在Calibration标签下的参数为：Max Truncation Error为0.0005，Sample Point Density为1，其它项均采用默认参数。设置完成后单击OK按钮。,触发角为00时的仿真结果,电路结构,电源电感的影响,触发角为600时的仿真结果,电路结构,三相桥式整流电路的特点,输出电压高：三相半波整流电路和桥式整流电路中晶闸管承受的最高电压都是输入电源的线电压，但三相半波整流电路的负载输出电压是电源相电压而桥式整流电路的输出电压是电源的线电压。输出电压中谐波较高：三相全控桥式整流电路中输出幅值最大的交流电压分量的频率大于三相半波整流电路中输出幅值最大的交流电压分量的频率，这有利于滤除高次谐波。电路中没有零线。,作业2,完成三相桥式半控整流电路的设计，负载为阻感负载，电阻为10，电感为6.5mH，输入电源电压为310V，频率50Hz，选择Y型连接，中性点接地。分析触发角为300、600时三相桥式半控整流电路的工作过程，如果增加续流支路，再次分析触发角为300、600时三相半控整流电路的工作过程。三相半控桥式电路的直流侧增加一个320V直流电源。这时电路能否工作在逆变模式，如能，请作出相应的仿真波形，并说明电路工作在逆变状态；如不能，请说明原因。将三相半控电路改为全控桥式电路，交流侧的输入电源不变，直流侧的电阻、电感和电源保持不变。这个电路是否能够工作在逆变状态，如能，请作出相应的仿真波形，并说明电路确实工作在逆变状态；如不能，请说明原因。,电源支路电感对整流电路的影响,在前面的仿真中整个换相过程都是瞬间完成的，但在实际中由于电源电感的存在，换相过程不可能瞬间完成，它有一个换相过程，本部分将分析这个换相过程对电路特性的影响。,换相,电路结构,在电路中增加电感LU、LV和LW，将其值设置为10mH将时钟控制源的脉冲宽度改为3ms。,0度仿真结果,30度仿真结果,60度仿真结果,00 13mH时的仿真结果,电路,300 13mH时的仿真结果,电路,600 13mH时的仿真结果,电路,小结,1、完成了三相半波整流电路的设计和仿真分析。2、完成了三相桥式整流电路的设计和仿真分析。3、分析了电源支路电感对电路性能的影响。,
