三相橋式全控整流電路的GUI仿真設(shè)計

孫浩

摘要：在MATLAB的Simulink仿真平臺上搭建三相橋式全控整流電路模型，完成GUI界面設(shè)計，對界面中控件的回調(diào)函數(shù)進行編程，實現(xiàn)GUI對Simulink模型的調(diào)用，對界面上參數(shù)進行設(shè)置，顯示整流后的電壓和電流波形，簡化仿真過程，提高了仿真效率。

關(guān)鍵詞：三相橋式全控整流電路；建模；GUI仿真

中圖分類號：TN311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）21-0184-02

GUI Simulation Design of Three Phase Bridge Controlled Rectifier Circuit

SUN Hao

（College of Information and Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin 132022， China）

Abstract： In the Simulink MATLAB simulation platform， a three-phase bridge controlled rectifier circuit model is built， the GUI interface design is completed， the control function of the interface is programmed， and the Simulink model is called， and the interface parameters are set.

Key words： three phase bridge controlled rectifier circuit； modeling； GUI simulation

整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔?，且電路形式多樣，其中三相橋式全控整流電路?yīng)用最為廣泛。負載性質(zhì)對整流電路的影響是分析和研究整流電路很重要的內(nèi)容之一。因此，本文通過在MATLAB的Simulink仿真平臺建立三相橋式全控整流電路模型，并進行GUI界面設(shè)計和組件編程，實現(xiàn)了GUI對所建Simulink模型的調(diào)用，可在GUI界面直接觀測三相橋式全控整流電路在電阻負載及阻感負載情況下的電壓、電流的仿真波形，使仿真操作更簡單、便捷。

1 三相橋式全控整流電路工作原理

整流電路按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。當整流負載容量較大時，或要求直流電壓脈動較小時，采用三相整流電路，其中三相橋式全控整流電路是應(yīng)用最為廣泛的電路之一【1】。如圖1所示，晶閘管VT1、VT3和VT5的陰極連接在一起構(gòu)成共陰極組，晶閘管VT2、VT4和VT6的陽極連接在一起構(gòu)成共陽極組，晶閘管的導(dǎo)通順序為晶閘管元件編號順序。

2 三相橋式全控整流電路仿真模型

在Matlab的Simulink仿真平臺上搭建三相橋式全控整流電路[2-5]模型如圖2所示。

模型中各模塊均在Simulink 和Simpowersystems模塊庫中選取。三相交流電壓源內(nèi)阻為0.001Ω，三相晶閘管橋式電路選取“Universal Bridge”模塊，觸發(fā)脈沖選取“Synchronized 6-Pulse Generator”模塊，Constant用于輸入該模塊的觸發(fā)角，頻率均設(shè)置為50Hz。

3 仿真GUI界面設(shè)計及仿真結(jié)果分析

3.1 GUI界面設(shè)計

使用界面設(shè)計編輯器完成GUI界面設(shè)計，三相橋式全控整流電路仿真界面由參數(shù)設(shè)置區(qū)域、仿真波形顯示區(qū)域、仿真按鈕和退出按鈕構(gòu)成。參數(shù)設(shè)置區(qū)域包括電源電壓、控制角、負載的電阻和電感以及仿真時間。在圖形顯示區(qū)域選取3個坐標軸，分別用來顯示整流輸出電壓平均值、整流輸出電壓和整流輸出電流波形。對用戶界面中控件的回調(diào)函數(shù)進行編程，實現(xiàn)GUI對Simulink模型的調(diào)用【6】。運行后的演示界面如圖3所示。

3.2 仿真結(jié)果分析

三相交流電壓源電壓設(shè)置為380V，仿真時間設(shè)置為0.06S。分別在電阻負載和阻感負載情況下進行仿真。

3.2.1 帶電阻負載的仿真

負載電阻設(shè)置為2Ω，觸發(fā)角分別設(shè)置為30°和60°得到的仿真結(jié)果如圖4所示。

（a）觸發(fā)角為30°的仿真結(jié)果

（b）觸發(fā)角為60°的仿真結(jié)果

從圖4中可看出觸發(fā)角為30°和60°時的整流后的電壓均為直流且連續(xù)，由于電阻性負載的原因，整流后的電壓和電流波形相同，觸發(fā)角為60°時，直流電壓出現(xiàn)了零點，輸出電壓平均值分別為450.73V和293.04V。

3.2.2 帶阻感負載的仿真

負載電阻設(shè)置為2Ω，電感設(shè)置為0.01H，觸發(fā)角分別設(shè)置為30°和60°得到的仿真結(jié)果如圖5所示。

從圖5中可看出觸發(fā)角為30°和60°時整流后的電壓波形連續(xù)，電路工作情況與帶電阻負載時相似，但負載的電流波形有一上升的過程，分別在啟動0.015S和0.008s以后電流進入穩(wěn)定狀態(tài)，由于電感是儲能元件，負載電流波形脈動很小， 輸出電壓平均值分別為450.65V和292.71V。

4 結(jié)論

本文實現(xiàn)了三相橋式全控整流電路電阻負載和阻感負載情況下的GUI界面設(shè)計以及相應(yīng)Simulink仿真模型的建立，在可視界面上可直接輸入和改變參數(shù)，觀測不同參數(shù)下整流輸出電壓、電流以及電壓輸出平均值的波形，使電路參數(shù)調(diào)整更方便，簡化了仿真操作過程。

參考文獻：

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