基于Multisim三相整流電路建模與仿真

王雪男

遼寧錦州渤海大學工學院

基于Multisim三相整流電路建模與仿真

王雪男

遼寧錦州渤海大學工學院

在電子技術領域用Multisim作為仿真軟件是及其普遍的，Multisim仿真軟件中自動化設計中具有很大的優勢。本文主要是分析了基于Multisim的三相整流電路的建模與仿真，論文中介紹了一些部件的實現原理還實現了基于Multisim的軟件進行仿真。通過仿真的結果可以表明運用Multisim軟件進行仿真具有很好的便捷性，靈活性，對于現實中的實際應用有著重大的意義。隨著電力電子技術的不斷發展，電子電路控制直流電動機以及化學加工方面有著十分重要的作用。本文主要是介紹了三相整流電路的建模以及仿真，建立的模型更加的便捷，更加直觀。

Multisim 三相整流電路 仿真

1 引言

隨著計算機技術的不斷發展，輔助軟件的不斷普及，電子相關的產品已經不斷的走上了集成化，數字化和功率損耗低的方向道路，而且EDA技術也得到了廣泛的普及與應用，EDA之所以可以在電子通信領域中受到極大的歡迎是因為其周期短，效率高。從目前的形勢來看電子設計已經離不開Multisim。Multisim的功能極其豐富，Multisim中包括了對功能進行測試部分，以及對集成電路進行相應的設計，作為一個電子平臺，Multisim滿足了使用者對儀器的需求。使用者可以借用Multisim這個平臺對數字電路，模擬電路以及射頻電子線路仿真。

在電路的設計，電路的分析以及電路的測試中引用Multisim的仿真技術，實現了將復雜問題具體化，形象化，通過理論聯系實踐，提高了使用者對Multisim軟件的掌握程度以及理解程度，對電子電路的知識有了更深入的認識。按照事先設計的原理圖依次在Multisim軟件中進行器件的擺放。

2 Multisim的概述

界面設計直觀，簡潔易懂，由于Multisim軟件的許多元件設計得很逼真，幾乎跟具體的實物沒有太大的差別，所以提高了用戶體驗度。

元件器件資源豐富，Multisim軟件中提供了很多的元件，在很大程度上方便了用戶使用。

Multisim軟件中提供的虛擬儀器數量相當多，一共有21種，與現實中的儀器類似，這21種的虛擬儀器可以放入到電路中正常工作，此外，基于計算機數據分析效率高的特點，Multisim可以直接通過對測量后的數據處理從而生成對應的結果。數據自動處理，自動記錄和自動測試的這些實現都離不開Multisim提供的虛擬儀器，相比于傳統意義上的儀器，虛擬的儀器在優越性方面得到了很大的提高，Multisim大大調高了電路設計的效率。

Multisim中包括了電子電路分析過程中經常使用的方法，而這些使用方法涉及到的有傅里葉分析，噪聲分析以及交直流分析等，因此正是由于Multisim存在著這些重要的特點，所以關于Multisim的應用十分廣泛。

3 整流電路概述

隨著社會的不斷發展以及科學技術的不斷進步，整流電路在自動化領域中占據著重要的角色，而且在測量系統方面的意義十分廣泛。整流電路中使用比較普遍的主要有三相橋式半控以及三相橋式全控等。而三相橋式全控整流電路有可以進一步地細分，三相橋式半控以及三相橋式不可控就屬于三相橋式全控中的一種特殊的情況，整流電路之所以如此麻煩的原因主要是因為涉及到的內容包括了直流信號和交流信號，而且所用到的器件也是十分復雜的。

本論文中的整流電路選擇觸發的方式是雙脈沖，通過這種方式從而保證前一個晶閘管也可以實現導通。這里的6個晶閘管的脈沖需要保持著一定的次序，依次按照從VT1到VT6實現。而且彼此之間的相位之間的差保持60。當觸發的條件得到了滿足之后，共陽極組如果狀態是通態的晶閘管，那么相電壓就會有相應的負更多，同理如果狀態是通態的晶閘管，那么相電壓就會有相應的正更多。按照晶閘管的這個不同的現象，可以將波形中的周期進行拆分成6個等份，其中的每一個等份是60°。

4 整流電路的原理

圖1 三相橋式全控整流電路的主要工作原理

三相橋式全控整流電路的主要工作原理如圖1所示。從圖中可以發現，三相對稱電壓分別是用ea，eb，ec進行表示的，接著根據從T1到T6的次序對晶閘管的脈沖進行啟動脈沖，同時在脈沖之間的角度之差是等于60度。其中的兩個晶閘管必須要滿足同時可以導通，同時除此之外還有就是導通的角度最大可以達到120度。對控制角α的電壓輸出進行調整，如果α的值是小于90的話，那么這個時候的電壓可以記為是正的。

關于三相橋式全控整流電路的原理圖可以設計為圖1所示。從原理圖中可以發現，主要的器件包括了共陰極組，通過圖中的接口VT1、VT3以及VT5進行表示，另外還包括了變壓器以及共陽極組，而原理圖中是用接口VT4，VT6以及VT2進行表示的，原理圖中的變壓器通過側接形成三角形的形狀，這樣做的主要原因是由于考慮到了只有如此設計才可以擺脫3次諧波從而向電網中流入。本文的整流電路用到的晶閘管有6個，晶閘管也是一種半控器件，晶閘管導通的前提是進行觸發電路的設計，只用這樣才可以實現導通。當電路的工作處于正常的狀態下的時候，所有的時刻都要保持導通兩個晶閘管，其中的一個是扮演著共陰極組的角色，而另一個是扮演著共陽極組的角色。

5 三相橋式電路的仿真模型

根據具體的三相橋式全空的整流電路中進行器件的連接，其中的器件主要包括的有信號發生器，RLC的負載器，由于Multisim的元件庫中存在著很多的器件，所以本論文中所需要的器件都是可以從庫中獲取，比如測量的器件有電壓測量表以及示波器測量等。按照原理圖中對電路進行連接，將萬用表以及示波器和其他的元件分別與測量的端口要一一對應起來。

三相橋式全控整流電路的組成器件主包括了變壓器、觸發器以及6個晶閘管等。關于本文的三相橋式整流電路的仿真軟件選擇的是Multisim，其中形成的仿真模型具體如圖2所示。

圖2 三相橋式全控整流仿真模型

6 仿真結果及其分析

本文的三相橋式全控整流電路的輸入電壓仿真結果如圖3所示。從圖3中可以發現如果觸發的角度是小于60°的時候，那么用ud表示的負載電壓的波形就會是保持連續的狀態，而且此時的阻感性負載和帶電阻的負載十分相同。其中用id表示的負載電流的波形會存在差異。這種差異的出現是由于受到了電感的相關作用。如果觸發角是大于60°的時候，阻感性負載和帶電阻的負載就會出現不一樣的情況，這主要是由于L表示的電感的影響，而且ud表示的阻感性負載所顯示的波形會發生負的現象。

圖3 三相整流電源輸入電壓仿真波形

三相橋式的全控整流電路的電壓輸出是和控制的α是有著一定的關系的，而且還會受到負載的相關特性的影響，此外本文所采用的仿真軟件是Multisim，通過使用Multisim對整流電路進仿真，而且進一步將測得的電壓的輸入值和電壓的常用值進行比較，最后得出正確的值。通過Multisim進行了仿真從而擺脫了一般常用的方法中所存在的復雜性問題的存在，而且得到的整流電路中的方法相比較于其他的方法而言是比較新的。如果采用常規的方法的話，就會使得整流電路的設計更加繁瑣，這主要是和整流電路中的直流信號以及觸發信號和交流信號都是有著直接的影響關系的，而且整流電路中所包括的器件也是很多的，比如主要有電阻，電容以及晶閘管等。

在通過Multisim實現仿真的時候能夠改變仿真模型中的參數，而且還可以很系統地看到模型中的參數的改變，Multisim作為仿真軟件中的一種，是很有必要進行不斷地應用的。

7 結語

Multisim是一種EDA軟件，它是由美國的國家儀器公司進行研發的，Multisim的操作平臺基于Windows，Multisim仿真范圍涉及到單片機、模擬電路以及數字電路等等。采用Multisim進行電路仿真具有效率高，低成本的優點，而且在實際的應用方面也具有比較大輔助價值。本論文是基于Multisim的仿真，雖然在設計電路的過程中使用仿真技術會使得設計過程更加便捷，但是不管如何仿真提供的是一個虛擬的平臺，跟實際中產生的結果還是有出入的，所以只有深入學習Multisim，了解Multisim，才能夠更好地掌握。

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