王雪男

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)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(xué)工學(xué)院

在電子技術(shù)領(lǐng)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(shè)計中具有很大的優(yōu)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(xiàn)原理還實現(xiàn)了基于Multisim的軟件進(jìn)行仿真。通過仿真的結(jié)果可以表明運用Multisim軟件進(jìn)行仿真具有很好的便捷性，靈活性，對于現(xiàn)實中的實際應(yīng)用有著重大的意義。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子電路控制直流電動機以及化學(xué)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(shù)的不斷發(fā)展，輔助軟件的不斷普及，電子相關(guān)的產(chǎn)品已經(jīng)不斷的走上了集成化，數(shù)字化和功率損耗低的方向道路，而且EDA技術(shù)也得到了廣泛的普及與應(yīng)用，EDA之所以可以在電子通信領(lǐng)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(shè)計已經(jīng)離不開Multisim。Multisim的功能極其豐富，Multisim中包括了對功能進(jìn)行測試部分，以及對集成電路進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)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(shù)字電路，模擬電路以及射頻電子線路仿真。

在電路的設(shè)計，電路的分析以及電路的測試中引用Multisim的仿真技術(shù)，實現(xiàn)了將復(fù)雜問題具體化，形象化，通過理論聯(lián)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(rèn)識。按照事先設(shè)計的原理圖依次在Multisim軟件中進(jìn)行器件的擺放。

2 Multisim的概述

界面設(shè)計直觀，簡潔易懂，由于Multisim軟件的許多元件設(shè)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(shù)量相當(dāng)多，一共有21種，與現(xiàn)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(shù)據(jù)分析效率高的特點，Multisim可以直接通過對測量后的數(shù)據(jù)處理從而生成對應(yīng)的結(jié)果。數(shù)據(jù)自動處理，自動記錄和自動測試的這些實現(xiàn)都離不開Multisim提供的虛擬儀器，相比于傳統(tǒng)意義上的儀器，虛擬的儀器在優(yōu)越性方面得到了很大的提高，Multisim大大調(diào)高了電路設(shè)計的效率。

Multisim中包括了電子電路分析過程中經(jīng)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(guān)于Multisim的應(yīng)用十分廣泛。

3 整流電路概述

隨著社會的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，整流電路在自動化領(lǐng)域中占據(jù)著重要的角色，而且在測量系統(tǒng)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(jìn)一步地細(xì)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(nèi)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(fù)雜的。

本論文中的整流電路選擇觸發(fā)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(xiàn)導(dǎo)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(xiàn)。而且彼此之間的相位之間的差保持60。當(dāng)觸發(fā)的條件得到了滿足之后，共陽極組如果狀態(tài)是通態(tài)的晶閘管，那么相電壓就會有相應(yīng)的負(fù)更多，同理如果狀態(tài)是通態(tài)的晶閘管，那么相電壓就會有相應(yīng)的正更多。按照晶閘管的這個不同的現(xiàn)象，可以將波形中的周期進(jìn)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(fā)現(xiàn)，三相對稱電壓分別是用ea，eb，ec進(jìn)行表示的，接著根據(jù)從T1到T6的次序?qū)чl管的脈沖進(jìn)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(dǎo)通，同時除此之外還有就是導(dǎo)通的角度最大可以達(dá)到120度。對控制角α的電壓輸出進(jìn)行調(diào)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(guān)于三相橋式全控整流電路的原理圖可以設(shè)計為圖1所示。從原理圖中可以發(fā)現(xiàn)，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(jìn)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(jìn)行表示的，原理圖中的變壓器通過側(cè)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(shè)計才可以擺脫3次諧波從而向電網(wǎng)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(dǎo)通的前提是進(jìn)行觸發(fā)電路的設(shè)計，只用這樣才可以實現(xiàn)導(dǎo)通。當(dāng)電路的工作處于正常的狀態(tài)下的時候，所有的時刻都要保持導(dǎo)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(jù)具體的三相橋式全空的整流電路中進(jìn)行器件的連接，其中的器件主要包括的有信號發(fā)生器，RLC的負(fù)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(jìn)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(yīng)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(fā)器以及6個晶閘管等。關(guān)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(jié)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(jié)果如圖3所示。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)如果觸發(fā)的角度是小于60°的時候，那么用ud表示的負(fù)載電壓的波形就會是保持連續(xù)的狀態(tài)，而且此時的阻感性負(fù)載和帶電阻的負(fù)載十分相同。其中用id表示的負(fù)載電流的波形會存在差異。這種差異的出現(xiàn)是由于受到了電感的相關(guān)作用。如果觸發(fā)角是大于60°的時候，阻感性負(fù)載和帶電阻的負(fù)載就會出現(xiàn)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(fù)載所顯示的波形會發(fā)生負(fù)的現(xiàn)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(guān)系的，而且還會受到負(fù)載的相關(guān)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(jìn)仿真，而且進(jìn)一步將測得的電壓的輸入值和電壓的常用值進(jìn)行比較，最后得出正確的值。通過Multisim進(jìn)行了仿真從而擺脫了一般常用的方法中所存在的復(fù)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(guī)的方法的話，就會使得整流電路的設(shè)計更加繁瑣，這主要是和整流電路中的直流信號以及觸發(fā)信號和交流信號都是有著直接的影響關(guān)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(xiàn)仿真的時候能夠改變仿真模型中的參數(shù)，而且還可以很系統(tǒng)地看到模型中的參數(shù)的改變，Multisim作為仿真軟件中的一種，是很有必要進(jìn)行不斷地應(yīng)用的。

7 結(jié)語

Multisim是一種EDA軟件，它是由美國的國家儀器公司進(jìn)行研發(fā)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(shù)字電路等等。采用Multisim進(jìn)行電路仿真具有效率高，低成本的優(yōu)點，而且在實際的應(yīng)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(shè)計電路的過程中使用仿真技術(shù)會使得設(shè)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(chǎn)生的結(jié)果還是有出入的，所以只有深入學(xué)習(xí)Multisim，了解Multisim，才能夠更好地掌握。

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