技术交流 SMALL HYDRO POWER 2006 No2.Tatal Nol28 同步发电机三相桥式全控整流电路仿真 张伟（广东省潮州市供水枢纽管理处广东潮州521011） 蒋从锋（华中科技大学工程计算与仿真研究所湖北武汉430074） 【摘要】利用MATLAB软件中的电力系统工具箱来设计同步发电机励磁系统的三相桥式全控整流电路，以阶跃信号的 叠加实现触发角控制逻辑，并根据晶闸管的数学模型，以触发脉冲的有无来仿真晶闸管的工作状态。给出晶闸管正常运行 和烧断情况下的整流电压及电流输出。仿真结果表明，晶闸管的触发角越大，整流电压的平均值越小；晶闸管烧断后，整 流电压波形不变，但整流输出电压的脉动频率随晶闸管的烧断个数而相应变化，整流电流的变化与负载特性有关，并经过 一定周期后进入稳态。图7幅。 【关键词】三相桥式全控整流同步发电机MATLAB/Simulink烧断仿真 1 引言 的可靠性，以及在事故发生时，及时采取相应措 施，都有重要意义。文献[2]、[3]介绍了相控整 同步发电机励磁系统是向发电机供给励磁电流 流的基本原理与整流电压及电流的均值与谐波分 的系统，是发电机组主要自动控制系统之一，包括 析。文献[4]利用MATLAB的mat文件对电力电 产生发电机励磁电流的励磁功率单元、自动励磁调子故障进行离散傅立叶变换分析。文献【5]介绍 节器、手动调节部分以及灭磁、保护、监视装置和 了利用MATLAB/Simulink对三相桥式全控整流电路 仪表等。随着整流技术的发展和大容量硅整流元件 晶闸管单一触发角的正常状态进行仿真分析。 的出现，产生了交流励磁机励磁系统，它的励磁功 本文讨论利用MATLAB/Simulink的SimPower 率单元包括与发电机同轴的交流励磁机和硅整流器 Systems工具箱，对三相桥式全控整流电路的正常 两部分，整流器包括可控硅整流和不可控硅整流。 状态、晶闸管烧断等条件进行仿真。 自动励磁调节器根据发电机电压和电流的变化以及 其它输入信号，按事先确定的调节准则，通过控制 2 MATLAB/Simulink简介 可控硅整流器中可控硅元件的控制角直接控制发电 MATLAB是美国MathWorks公司开发的用于概 机的励磁电流。励磁系统一旦故障，就会直接影 念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的集成环 响与它配套的机组的运行，轻则自动励磁调节器退 境。由于其完整的专业体系和先进的设计开发思 出工作，改由运行人员手动调节励磁，重则造成停 路，使得MATLAB在多种领域都有广阔的应用空 机事故。励磁调节由自动改为手动以后，励磁系统 间，特别是在MATLAB的主要应用方向科学计 的大部分功能将丧失。中国国家标准《同步发电机 算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上己经 励磁系统·大中型同步发电机励磁系统技术要求 成为航空航天、金融财务、机械化工、电信、教育 (B/T7409.3-1997)》中规定：“严禁发电机在手 等各个行业内的首选设计工具。MATLAB工具箱是 动励磁调节（含按发电机或交流励磁机的磁场电流 整个体系的基座，它是一个语言编程型(M语言) 的闭环调节)下长期运行”。 开发平台，提供了体系中其他工具所需要的集成环 三相桥式全控整流电路由于输出电压脉动小、 境（比如M语言的解释器）。同时由于MATLAB对 脉动频率高，是励磁系统中应用最为广泛的整流电 矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大 路。因此，研究三相桥式全控整流电路的工作特 的数学计算能力。 性，以及对正常运行和事故状态下的三相桥式全控 MATLAB/Simulink用来对动态系统建模仿真。 整流电路进行仿真，对于保证同步发电机励磁系统 其框图化的设计方式和良好的交互性，系统建模简 ·24· 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
同步发电机三相桥式全控整流电路仿真 张 伟 (广东省潮州市供水枢纽管理处 广东潮州 521011) 蒋从锋 (华中科技大学工程计算与仿真研究所 湖北武汉 430074) 【摘 要】利用 MATLAB 软件中的电力系统工具箱来设计同步发电机励磁系统的三相桥式全控整流电路 , 以阶跃信号的 叠加实现触发角控制逻辑 , 并根据晶闸管的数学模型 , 以触发脉冲的有无来仿真晶闸管的工作状态。给出晶闸管正常运行 和烧断情况下的整流电压及电流输出。仿真结果表明 , 晶闸管的触发角越大 , 整流电压的平均值越小 ; 晶闸管烧断后 , 整 流电压波形不变 , 但整流输出电压的脉动频率随晶闸管的烧断个数而相应变化 , 整流电流的变化与负载特性有关 , 并经过 一定周期后进入稳态。图 7 幅。 【关键词】三相桥式全控整流 同步发电机 MATLABΠSimulink 烧断仿真 1 引 言 同步发电机励磁系统是向发电机供给励磁电流 的系统 , 是发电机组主要自动控制系统之一 , 包括 产生发电机励磁电流的励磁功率单元、自动励磁调 节器、手动调节部分以及灭磁、保护、监视装置和 仪表等。随着整流技术的发展和大容量硅整流元件 的出现 , 产生了交流励磁机励磁系统 , 它的励磁功 率单元包括与发电机同轴的交流励磁机和硅整流器 两部分 , 整流器包括可控硅整流和不可控硅整流。 自动励磁调节器根据发电机电压和电流的变化以及 其它输入信号 , 按事先确定的调节准则 , 通过控制 可控硅整流器中可控硅元件的控制角直接控制发电 机的励磁电流 [1 ] 。励磁系统一旦故障 , 就会直接影 响与它配套的机组的运行 , 轻则自动励磁调节器退 出工作 , 改由运行人员手动调节励磁 ; 重则造成停 机事故。励磁调节由自动改为手动以后 , 励磁系统 的大部分功能将丧失。中国国家标准《同步发电机 励磁系统 - 大中型同步发电机励磁系统技术要求 (GBΠT740913 - 1997) 》中规定 : “严禁发电机在手 动励磁调节 (含按发电机或交流励磁机的磁场电流 的闭环调节) 下长期运行”。 三相桥式全控整流电路由于输出电压脉动小、 脉动频率高 , 是励磁系统中应用最为广泛的整流电 路。因此 , 研究三相桥式全控整流电路的工作特 性 , 以及对正常运行和事故状态下的三相桥式全控 整流电路进行仿真 , 对于保证同步发电机励磁系统 的可靠性 , 以及在事故发生时 , 及时采取相应措 施 , 都有重要意义。文献 [2 ] 、[3 ] 介绍了相控整 流的基本原理与整流电压及电流的均值与谐波分 析。文献 [ 4 ] 利用 MATLAB 的 mat 文件对电力电 子故障进行离散傅立叶变换分析。文献 [ 5 ] 介绍 了利用 MATLABΠSimulink 对三相桥式全控整流电路 晶闸管单一触发角的正常状态进行仿真分析。 本文讨论利用 MATLABΠSimulink 的 SimPower2 Systems 工具箱 , 对三相桥式全控整流电路的正常 状态、晶闸管烧断等条件进行仿真。 2 MATLABΠSimulink 简介 MATLAB 是美国 MathWorks 公司开发的用于概 念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的集成环 境。由于其完整的专业体系和先进的设计开发思 路 , 使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空 间 , 特别是在MATLAB 的主要应用方向 ———科学计 算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经 成为航空航天、金融财务、机械化工、电信、教育 等各个行业内的首选设计工具。MATLAB 工具箱是 整个体系的基座 , 它是一个语言编程型 (M 语言) 开发平台 , 提供了体系中其他工具所需要的集成环 境 (比如 M 语言的解释器) 。同时由于 MATLAB 对 矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大 的数学计算能力。 MATLABΠSimulink 用来对动态系统建模仿真。 其框图化的设计方式和良好的交互性 , 系统建模简 · 42 · 技术交流 SMALL HYDRO POWER 2006No2 , Total No128 ' 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
小水电2006年第2期（总第128期） 技术交流 单便捷，对工程人员本身计算机操作与编程的熟练 1.;②输出端口（阴极端口）U山、；③控制端口 程度的要求降到了最低，工程和科技人员可以把更 (触发端口)U；④品闸管内部变量：通断状 多的精力放到理论和技术的创新上去。由于Simr 态W。 lik是交互式的应用程序，因此在仿真过程中，可 2)晶闸管模型 以在线修改仿真参数，并立即观察到改变后的仿真 ①状态1正常状态 结果。对于损坏性仿真成本低，对实验室电路仿真 晶闸管导通的条件是：阳阴极间必须施加正向 可以起到一定的补充。 电压，触发极有触发脉冲，即： 3 三相桥式全控整流电路原理 if (Us UandUp >0)sw=1; 晶闸管具有正向阻断的能力，在正压时是可控 同步移相 的，在反压时则完全处于断态，也就是说它具有单 控制 触发 向导电性质，即： if (U<Uor)sw=0; U 入 if(w=0)1x=0, 品闸管触发导通后，触发极失去作用，即晶闸 管的可控性是不可逆的，即： U if (sw =1)U,Urand= T ②状态2晶闸管断路 则：w司，1司； 图1三相全控整流电路 ③状态3晶闸管短路 则：w司，U.=U,1三(。 图1为三相桥式全控整流电路的原理图，将三相 4.2整流电路的Simulink模型 交流电引入上图中的a、b、c三点，阴极连接在一 利用MATLAB/Simulink的SimPowerSystems工具 起的3个晶闸管(T、、T)为共阴极组，阳 箱，对三相全控整流电路建立Simulink模型（见图 极连接在一起的3个晶闸管(I2、T、T6)为共 2)。其中通用桥式电路模块采用的电力电子元件为 阳极组。共阴极组的3个晶闸管中，阳极所接交流 晶闸管，电路接阻感性负载，同步六脉冲发生器采 电压值最大的一个导通，共阳极组的3个晶闸管 用双触发脉冲，即给某个晶闸管发出1个触发脉冲 中，阴极所接交流电压值最低的导通，任意时刻共 之后，间隔60°再给它补发1个脉冲。 阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状 晶闸管的触发角控制逻辑由若干阶跃信号进行 态。6个晶闸管的脉冲按T、2、T3、T、T、 控制。在Alpha Subsystem子系统模块中，通过阶跃 T。的顺序，相位依次相差60°（电角度，下同）， 信号的叠加，并设置不同阶跃信号的起始时间及起 共阴极组1、T3、1的脉冲依次差120°，共阳极 始值与终止值，即可实现不同时刻任意复杂的触发 组T2、T、T也依次差120°。通过这2个晶闸管 角控制逻辑，包括触发角的大小和改变时间。 的导通，相连接的两相电压差就加在了负载的 为了模拟单个晶闸管的工作状态（正常运行或 两端。 者烧坏)，在ThyristorStates Subsystem子系统模块 4系统建模 中，先将晶闸管组的触发脉冲信号向量利用Selec- tor模块进行提取分解，然后对晶闸管T、、 4.1晶闸管 I、T、I、T6的工作状态设计控制逻辑，最 1)品闸管端口变量 后，再将晶闸管T、、乃、T4、T、T6的触发 将晶闸管视为理想的可控开关元件，不考虑诸 脉冲信号向量利用Mx模块进行复合，接入通用 如晶闸管管压降、漏电流、触发电流等参数，晶闸 桥的脉冲输入端口（见图3）。 管的端口变量如下：①输入端口（阳极端口）U,、 ·25· 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://yww.cnki.net
单便捷 , 对工程人员本身计算机操作与编程的熟练 程度的要求降到了最低 , 工程和科技人员可以把更 多的精力放到理论和技术的创新上去。由于 Simu2 link 是交互式的应用程序 , 因此在仿真过程中 , 可 以在线修改仿真参数 , 并立即观察到改变后的仿真 结果。对于损坏性仿真成本低 , 对实验室电路仿真 可以起到一定的补充。 3 三相桥式全控整流电路原理 图 1 三相全控整流电路 图 1 为三相桥式全控整流电路的原理图 , 将三相 交流电引入上图中的 a、b、c 三点 , 阴极连接在一 起的 3 个晶闸管 ( T1 、T3 、T5 ) 为共阴极组 , 阳 极连接在一起的 3 个晶闸管 ( T2 、T4 、T6 ) 为共 阳极组。共阴极组的 3 个晶闸管中 , 阳极所接交流 电压值最大的一个导通 , 共阳极组的 3 个晶闸管 中 , 阴极所接交流电压值最低的导通 , 任意时刻共 阳极组和共阴极组中各有 1 个晶闸管处于导通状 态。6 个晶闸管的脉冲按 T1 、T2 、T3 、T4 、T5 、 T6 的顺序 , 相位依次相差 60°(电角度 , 下同) , 共阴极组 T1 、T3 、T5 的脉冲依次差 120°, 共阳极 组 T2 、T4 、T6 也依次差 120°。通过这 2 个晶闸管 的导通 , 相连接的两相电压差就加在了负载的 两端。 4 系统建模 411 晶闸管 1) 晶闸管端口变量 将晶闸管视为理想的可控开关元件 , 不考虑诸 如晶闸管管压降、漏电流、触发电流等参数 , 晶闸 管的端口变量如下 : ①输入端口 (阳极端口) Ux 、 Ix ; ②输出端口 (阴极端口) Uf 、If ; ③控制端口 (触发端口) Up ; ④晶闸管内部变量 : 通断状 态 sw。 2) 晶闸管模型 ①状态 1 ———正常状态 晶闸管导通的条件是 : 阳阴极间必须施加正向 电压 , 触发极有触发脉冲 , 即 : if ( Ux > Uf and Up > 0) sw = 1 ; 晶闸管具有正向阻断的能力 , 在正压时是可控 的 , 在反压时则完全处于断态 , 也就是说它具有单 向导电性质 , 即 : if ( Ux < Ufor Ix ≤0) sw = 0 ; if (sw = 0) Ix = 0 ; 晶闸管触发导通后 , 触发极失去作用 , 即晶闸 管的可控性是不可逆的 , 即 : if (sw = 1) Ux = Uf and Ix = If ; ②状态 2 ———晶闸管断路 则 : sw ≡0 , Ix ≡0 ; ③状态 3 ———晶闸管短路 则 : sw ≡1 , Ux ≡Uf , Ix ≡If 。 412 整流电路的 Simulink 模型 利用 MATLABΠSimulink 的 SimPowerSystems 工具 箱 , 对三相全控整流电路建立 Simulink 模型 (见图 2) 。其中通用桥式电路模块采用的电力电子元件为 晶闸管 , 电路接阻感性负载 , 同步六脉冲发生器采 用双触发脉冲 , 即给某个晶闸管发出 1 个触发脉冲 之后 , 间隔 60°再给它补发 1 个脉冲。 晶闸管的触发角控制逻辑由若干阶跃信号进行 控制。在 Alpha Subsystem 子系统模块中 , 通过阶跃 信号的叠加 , 并设置不同阶跃信号的起始时间及起 始值与终止值 , 即可实现不同时刻任意复杂的触发 角控制逻辑 , 包括触发角的大小和改变时间。 为了模拟单个晶闸管的工作状态 (正常运行或 者烧坏) , 在 ThyristorStates Subsystem 子系统模块 中 , 先将晶闸管组的触发脉冲信号向量利用 Selec2 tor 模块进行提取分解 , 然后对晶闸管 T1 、 T2 、 T3 、T4 、T5 、T6 的工作状态设计控制逻辑 , 最 后 , 再将晶闸管 T1 、T2 、T3 、T4 、T5 、T6 的触发 脉冲信号向量利用 Mux 模块进行复合 , 接入通用 桥的脉冲输入端口 (见图 3) 。 · 52 · 小水电 2006 年第 2 期 (总第 128 期) 技术交流 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
技术交流 SMALL HYDRO POWER 2006No2.Tatal Nol28 U WE) Cat 5ta145ub05 itate Sub 图2整流电路的Simulink模型 图3晶闸管组工作状态模拟 根据第4.12)节建立的晶闸管模型可知，当 出input1端口的变量值，反之，Switch模块输出 晶闸管触发极没有脉冲时，即使阳阴极间施加正向 iput3端口的变量值。 电压，晶闸管仍然不能导通。虽然晶闸管触发极没 有脉冲和晶闸管烧断两者的物理特性不同，但是， 5仿真结果及分析 表现在整流电压的输出上，二者却是一致的。因 系统仿真参数设置如下：电源：单相峰值电压 此，利用触发脉冲的有无，即可实现单个晶闸管的 220V,频率60：负载：电阻R=0.59,电感L= 工作状态模拟。在ThyristorStates S.bsysten:子系统3H;仿真算法：ode23s变步长算法。 的StatesSub子模块中，利用Sith模块，即可控制 5.1系统正常运行仿真 触发脉冲的有无，即Switch模块有3个输入端口， 系统正常条件下，从静止状态开始，起始触发 由上至下依次为input 1,iput2和iput3,当iput 角为0°、0.02s后切换到30°，再过0.02s后切换到 2端口的输入变量满足设定条件（大于、大于等于 60°，再过0.02s后切换到120°，共维持0.08s,整 或者不等于Switch模块的阈值)时，Switch模块输 流电压和整流电流的仿真结果（见图4、图5）。 6 30 60 - 1 -3w 120 w%一o002一i亦5i6前aw n6“6i10位0030iu5,m 图4晶闸管触发角变化仿真.Udc 图5晶闸管触发角变化仿真.ldc 5.2晶闸管烧断仿真 仿真维持40s),整流电压和整流电流的仿真结果 系统正常条件下，从静止状态开始，起始触发 (见图6、图7)。 角为60°、0.02s1号晶闸管烧断共维持0.08s(电流 ·26· '1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
图 2 整流电路的 Simulink 模型 图 3 晶闸管组工作状态模拟 根据第 411 2) 节建立的晶闸管模型可知 , 当 晶闸管触发极没有脉冲时 , 即使阳阴极间施加正向 电压 , 晶闸管仍然不能导通。虽然晶闸管触发极没 有脉冲和晶闸管烧断两者的物理特性不同 , 但是 , 表现在整流电压的输出上 , 二者却是一致的。因 此 , 利用触发脉冲的有无 , 即可实现单个晶闸管的 工作状态模拟。在 ThyristorStates Subsystem 子系统 的 StatesSub 子模块中 , 利用 Switch 模块 , 即可控制 触发脉冲的有无 , 即 Switch 模块有 3 个输入端口 , 由上至下依次为 input 1 , input 2 和 input 3 , 当 input 2 端口的输入变量满足设定条件 (大于、大于等于 或者不等于 Switch 模块的阈值) 时 , Switch 模块输 出 input 1 端口的变量值 , 反之 , Switch 模块输出 input 3 端口的变量值。 5 仿真结果及分析 系统仿真参数设置如下 : 电源 : 单相峰值电压 220V , 频率 60Hz ; 负载 : 电阻 R = 015Ω, 电感 L = 3H ; 仿真算法 : ode23s 变步长算法。 511 系统正常运行仿真 系统正常条件下 , 从静止状态开始 , 起始触发 角为 0°、0102s 后切换到 30°, 再过 0102s 后切换到 60°, 再过 0102s 后切换到 120°, 共维持 0108s , 整 流电压和整流电流的仿真结果 (见图 4、图 5) 。 图 4 晶闸管触发角变化仿真 - Udc 图 5 晶闸管触发角变化仿真 - Idc 512 晶闸管烧断仿真 系统正常条件下 , 从静止状态开始 , 起始触发 角为 60°、0102s1 号晶闸管烧断共维持 0108s (电流 仿真维持 40s) , 整流电压和整流电流的仿真结果 (见图 6、图 7) 。 · 62 · 技术交流 SMALL HYDRO POWER 2006No2 , Total No128 ' 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
小水电2006年第2期（总第128期） 技术交流 400 40 300 350 300f………… 2505 200 150 T1烧俦 -I0 -200 100 -300 50 T1T6烧断 0010020.030.04-0050.060.07008 10 1520 25303540 图6a=60°晶闸管T,烧断仿真.Udc 图7a=60°晶闸管烧断仿真.dc 5.3仿真结果分析 全控电路进行仿真，只需将相应模块拖至建模窗 系统正常运行，触发角为0时，晶闸管在自然 口，互相连线，建模简单，而且可以在线修改仿真 换相点触发，整流电压有完整波头；当触发角为 参数，仿真结果可视化效果好，可以在一定程度上 60时，整流电压出现为零的点。晶闸管的触发角 代替实验电路，节约了实验成本。基于MATLAB的 越大，整流电压的平均值越小。当触发角为120° m文件进行编程，还可以实现更加复杂的参数控制 时，虽然整流电压为负值，但是，整流电流却为正 和实验设计及实验数据的批处理与可视化，对于从 值，这是由于负载为阻感性负载，且时间常数 大量的实验数据中发现相关规律，可以起到事半功 较大。 倍的效果。 起始触发角为60°，晶闸管1烧断后，整流电 压波形不变，但整流电压为正值的6脉波变成了4 参考文献： 脉波，且有1个负脉波。经过36s左右，电路进入 [1]商因才.电力系统自动化[M.天津：天津大学出版 稳态，稳态电流约为同等参数条件下系统正常运行 社，1999. 时整流电流的1/2。此时，自动励磁调节器应该通 [2]陈坚.电力电子学.电力电子变换和控制技术[M 北京：高等教育出版社，2002. 过调节，加大励磁电流，以保持发电机端电压的 [3]张永生.电力半导体电路原理[M].北京：机械工业 稳定。 出版社，1986. 经过其它仿真，可以发现，起始触发角为60°， [4]王华英，郑华耀，王锡淮.电力电子故障的Matlab仿 当晶闸管Ti和T6分别在t=0.02s、t=7s烧断， 真及其DT分析[U],计算机辅助工程，2004,13 整流电流在晶闸管T6烧断以后急剧下降，在t= (4):72.75. 36s左右电流衰减为零；当晶闸管T、T3和T先 [5]潘湘高.基于MATLAB的电力电子电路建模仿真方法 后烧断，整流电路成为了半波整流电路，但是由于 的研究0].计算机仿真，2003,20(5)：113-114. [6]薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技 I、T和T6的导通不连续，输出电压也不连续， 术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002. 但对于阻感性负载，整流电流仍然连续，进入稳态 之后，整流电流约为同等参数条件下系统正常运行 ■ 时整流电流的1/2。因此，根据最不利的情况，即 晶闸管五和16烧断后，整流电流将衰减为零， 张伟(1979.)，男，助理工程师，主要研究方向为 励磁电流也为零，可以对励磁绕组的设计及自动励 流体机械与电厂管理。Email:wwheart@tom com 磁调节器的反应进行校核。 蒋从锋(1979.)，男，华中科技大学工程计算与仿真 研究所在读博士生，主要研究方向为发电机设计仿真及 6结语 应用。 利用MAILAB/Simulink对同步发电机三相桥式 ·27· 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://ww.cnki.net
图 6 α= 60°晶闸管 T1 烧断仿真 - Udc 图 7 α= 60°晶闸管烧断仿真 - Idc 513 仿真结果分析 系统正常运行 , 触发角为 0°时 , 晶闸管在自然 换相点触发 , 整流电压有完整波头 ; 当触发角为 60°时 , 整流电压出现为零的点。晶闸管的触发角 越大 , 整流电压的平均值越小。当触发角为 120° 时 , 虽然整流电压为负值 , 但是 , 整流电流却为正 值 , 这是由于负载为阻感性负载 , 且时间常数 较大。 起始触发角为 60°, 晶闸管 T1 烧断后 , 整流电 压波形不变 , 但整流电压为正值的 6 脉波变成了 4 脉波 , 且有 1 个负脉波。经过 36s 左右 , 电路进入 稳态 , 稳态电流约为同等参数条件下系统正常运行 时整流电流的 1/ 2。此时 , 自动励磁调节器应该通 过调节 , 加大励磁电流 , 以保持发电机端电压的 稳定。 经过其它仿真 , 可以发现 , 起始触发角为 60°, 当晶闸管 T1 和 T6 分别在 t = 0102s、t = 7s 烧断 , 整流电流在晶闸管 T6 烧断以后急剧下降 , 在 t = 36s 左右电流衰减为零 ; 当晶闸管 T1 、T3 和 T5 先 后烧断 , 整流电路成为了半波整流电路 , 但是由于 T2 、T4 和 T6 的导通不连续 , 输出电压也不连续 , 但对于阻感性负载 , 整流电流仍然连续 , 进入稳态 之后 , 整流电流约为同等参数条件下系统正常运行 时整流电流的 1/ 2。因此 , 根据最不利的情况 , 即 晶闸管 T1 和 T6 烧断后 , 整流电流将衰减为零 , 励磁电流也为零 , 可以对励磁绕组的设计及自动励 磁调节器的反应进行校核。 6 结 语 利用 MATLABΠSimulink 对同步发电机三相桥式 全控电路进行仿真 , 只需将相应模块拖至建模窗 口 , 互相连线 , 建模简单 , 而且可以在线修改仿真 参数 , 仿真结果可视化效果好 , 可以在一定程度上 代替实验电路 , 节约了实验成本。基于MATLAB 的 m 文件进行编程 , 还可以实现更加复杂的参数控制 和实验设计及实验数据的批处理与可视化 , 对于从 大量的实验数据中发现相关规律 , 可以起到事半功 倍的效果。 参考文献 : [1 ] 商国才. 电力系统自动化 [M]. 天津 : 天津大学出版 社 , 19991 [2 ] 陈坚. 电力电子学 - 电力电子变换和控制技术 [M]. 北京 : 高等教育出版社 , 20021 [3 ] 张永生. 电力半导体电路原理 [M]. 北京 : 机械工业 出版社 , 19861 [4 ] 王华英 , 郑华耀 , 王锡淮. 电力电子故障的 Matlab 仿 真及其 DFT 分析 [J ]. 计算机辅助工程 , 2004 , 13 (4) : 72 - 751 [5 ] 潘湘高. 基于 MATLAB 的电力电子电路建模仿真方法 的研究 [J ]. 计算机仿真 , 2003 , 20 (5) : 113 - 1141 [6 ] 薛定宇 , 陈阳泉. 基于 MATLABΠSimulink 的系统仿真技 术与应用 [M]. 北京 : 清华大学出版社 , 20021 ■ 张 伟 (1979 - ) , 男 , 助理工程师 , 主要研究方向为 流体机械与电厂管理。Email : zwheart @tom1com 蒋从锋 (1979 - ) , 男 , 华中科技大学工程计算与仿真 研究所在读博士生 , 主要研究方向为发电机设计仿真及 应用。 · 72 · 小水电 2006 年第 2 期 (总第 128 期) 技术交流 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net