三相桥式全控整流电路的GUI仿真设计

孙浩

摘要：在MATLAB的Simulink仿真平台上搭建三相桥式全控整流电路模型，完成GUI界面设计，对界面中控件的回调函数进行编程，实现GUI对Simulink模型的调用，对界面上参数进行设置，显示整流后的电压和电流波形，简化仿真过程，提高了仿真效率。

关键词：三相桥式全控整流电路；建模；GUI仿真

中图分类号：TN311 文献标识码：A 文章编号：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

整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能，且电路形式多样，其中三相桥式全控整流电路应用最为广泛。负载性质对整流电路的影响是分析和研究整流电路很重要的内容之一。因此，本文通过在MATLAB的Simulink仿真平台建立三相桥式全控整流电路模型，并进行GUI界面设计和组件编程，实现了GUI对所建Simulink模型的调用，可在GUI界面直接观测三相桥式全控整流电路在电阻负载及阻感负载情况下的电压、电流的仿真波形，使仿真操作更简单、便捷。

1 三相桥式全控整流电路工作原理

整流电路按交流输入相数分为单相电路和多相电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉动较小时，采用三相整流电路，其中三相桥式全控整流电路是应用最为广泛的电路之一【1】。如图1所示，晶闸管VT1、VT3和VT5的阴极连接在一起构成共阴极组，晶闸管VT2、VT4和VT6的阳极连接在一起构成共阳极组，晶闸管的导通顺序为晶闸管元件编号顺序。

2 三相桥式全控整流电路仿真模型

在Matlab的Simulink仿真平台上搭建三相桥式全控整流电路[2-5]模型如图2所示。

模型中各模块均在Simulink 和Simpowersystems模块库中选取。三相交流电压源内阻为0.001Ω，三相晶闸管桥式电路选取“Universal Bridge”模块，触发脉冲选取“Synchronized 6-Pulse Generator”模块，Constant用于输入该模块的触发角，频率均设置为50Hz。

3 仿真GUI界面设计及仿真结果分析

3.1 GUI界面设计

使用界面设计编辑器完成GUI界面设计，三相桥式全控整流电路仿真界面由参数设置区域、仿真波形显示区域、仿真按钮和退出按钮构成。参数设置区域包括电源电压、控制角、负载的电阻和电感以及仿真时间。在图形显示区域选取3个坐标轴，分别用来显示整流输出电压平均值、整流输出电压和整流输出电流波形。对用户界面中控件的回调函数进行编程，实现GUI对Simulink模型的调用【6】。运行后的演示界面如图3所示。

3.2 仿真结果分析

三相交流电压源电压设置为380V，仿真时间设置为0.06S。分别在电阻负载和阻感负载情况下进行仿真。

3.2.1 带电阻负载的仿真

负载电阻设置为2Ω，触发角分别设置为30°和60°得到的仿真结果如图4所示。

（a）触发角为30°的仿真结果

（b）触发角为60°的仿真结果

从图4中可看出触发角为30°和60°时的整流后的电压均为直流且连续，由于电阻性负载的原因，整流后的电压和电流波形相同，触发角为60°时，直流电压出现了零点，输出电压平均值分别为450.73V和293.04V。

3.2.2 带阻感负载的仿真

负载电阻设置为2Ω，电感设置为0.01H，触发角分别设置为30°和60°得到的仿真结果如图5所示。

从图5中可看出触发角为30°和60°时整流后的电压波形连续，电路工作情况与带电阻负载时相似，但负载的电流波形有一上升的过程，分别在启动0.015S和0.008s以后电流进入稳定状态，由于电感是储能元件，负载电流波形脉动很小， 输出电压平均值分别为450.65V和292.71V。

4 结论

本文实现了三相桥式全控整流电路电阻负载和阻感负载情况下的GUI界面设计以及相应Simulink仿真模型的建立，在可视界面上可直接输入和改变参数，观测不同参数下整流输出电压、电流以及电压输出平均值的波形，使电路参数调整更方便，简化了仿真操作过程。

参考文献：

[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].5版.北京：机械工业出版社，2009.

[2] 林飞，杜欣.电力电子应用技术的 MATLAB 仿真[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4] 安树，赵霞，徐小华.基于Matlab GUI的整流电路仿真设计[J].现代电子技术，2011，34（4）：155-158.

[5] 李艳.基于Matlab-GUI单相全控桥整流电路仿真设计[J].软件，2012，33（8）：84-85.

[6] 刘宝柱，苏彦华，张宏林.MATLAB 7.0 从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2010.