基于Multisim三相整流电路建模与仿真

王雪男

辽宁锦州渤海大学工学院

基于Multisim三相整流电路建模与仿真

王雪男

辽宁锦州渤海大学工学院

在电子技术领域用Multisim作为仿真软件是及其普遍的，Multisim仿真软件中自动化设计中具有很大的优势。本文主要是分析了基于Multisim的三相整流电路的建模与仿真，论文中介绍了一些部件的实现原理还实现了基于Multisim的软件进行仿真。通过仿真的结果可以表明运用Multisim软件进行仿真具有很好的便捷性，灵活性，对于现实中的实际应用有着重大的意义。随着电力电子技术的不断发展，电子电路控制直流电动机以及化学加工方面有着十分重要的作用。本文主要是介绍了三相整流电路的建模以及仿真，建立的模型更加的便捷，更加直观。

Multisim 三相整流电路 仿真

1 引言

随着计算机技术的不断发展，辅助软件的不断普及，电子相关的产品已经不断的走上了集成化，数字化和功率损耗低的方向道路，而且EDA技术也得到了广泛的普及与应用，EDA之所以可以在电子通信领域中受到极大的欢迎是因为其周期短，效率高。从目前的形势来看电子设计已经离不开Multisim。Multisim的功能极其丰富，Multisim中包括了对功能进行测试部分，以及对集成电路进行相应的设计，作为一个电子平台，Multisim满足了使用者对仪器的需求。使用者可以借用Multisim这个平台对数字电路，模拟电路以及射频电子线路仿真。

在电路的设计，电路的分析以及电路的测试中引用Multisim的仿真技术，实现了将复杂问题具体化，形象化，通过理论联系实践，提高了使用者对Multisim软件的掌握程度以及理解程度，对电子电路的知识有了更深入的认识。按照事先设计的原理图依次在Multisim软件中进行器件的摆放。

2 Multisim的概述

界面设计直观，简洁易懂，由于Multisim软件的许多元件设计得很逼真，几乎跟具体的实物没有太大的差别，所以提高了用户体验度。

元件器件资源丰富，Multisim软件中提供了很多的元件，在很大程度上方便了用户使用。

Multisim软件中提供的虚拟仪器数量相当多，一共有21种，与现实中的仪器类似，这21种的虚拟仪器可以放入到电路中正常工作，此外，基于计算机数据分析效率高的特点，Multisim可以直接通过对测量后的数据处理从而生成对应的结果。数据自动处理，自动记录和自动测试的这些实现都离不开Multisim提供的虚拟仪器，相比于传统意义上的仪器，虚拟的仪器在优越性方面得到了很大的提高，Multisim大大调高了电路设计的效率。

Multisim中包括了电子电路分析过程中经常使用的方法，而这些使用方法涉及到的有傅里叶分析，噪声分析以及交直流分析等，因此正是由于Multisim存在着这些重要的特点，所以关于Multisim的应用十分广泛。

3 整流电路概述

随着社会的不断发展以及科学技术的不断进步，整流电路在自动化领域中占据着重要的角色，而且在测量系统方面的意义十分广泛。整流电路中使用比较普遍的主要有三相桥式半控以及三相桥式全控等。而三相桥式全控整流电路有可以进一步地细分，三相桥式半控以及三相桥式不可控就属于三相桥式全控中的一种特殊的情况，整流电路之所以如此麻烦的原因主要是因为涉及到的内容包括了直流信号和交流信号，而且所用到的器件也是十分复杂的。

本论文中的整流电路选择触发的方式是双脉冲，通过这种方式从而保证前一个晶闸管也可以实现导通。这里的6个晶闸管的脉冲需要保持着一定的次序，依次按照从VT1到VT6实现。而且彼此之间的相位之间的差保持60。当触发的条件得到了满足之后，共阳极组如果状态是通态的晶闸管，那么相电压就会有相应的负更多，同理如果状态是通态的晶闸管，那么相电压就会有相应的正更多。按照晶闸管的这个不同的现象，可以将波形中的周期进行拆分成6个等份，其中的每一个等份是60°。

4 整流电路的原理

图1 三相桥式全控整流电路的主要工作原理

三相桥式全控整流电路的主要工作原理如图1所示。从图中可以发现，三相对称电压分别是用ea，eb，ec进行表示的，接着根据从T1到T6的次序对晶闸管的脉冲进行启动脉冲，同时在脉冲之间的角度之差是等于60度。其中的两个晶闸管必须要满足同时可以导通，同时除此之外还有就是导通的角度最大可以达到120度。对控制角α的电压输出进行调整，如果α的值是小于90的话，那么这个时候的电压可以记为是正的。

关于三相桥式全控整流电路的原理图可以设计为图1所示。从原理图中可以发现，主要的器件包括了共阴极组，通过图中的接口VT1、VT3以及VT5进行表示，另外还包括了变压器以及共阳极组，而原理图中是用接口VT4，VT6以及VT2进行表示的，原理图中的变压器通过侧接形成三角形的形状，这样做的主要原因是由于考虑到了只有如此设计才可以摆脱3次谐波从而向电网中流入。本文的整流电路用到的晶闸管有6个，晶闸管也是一种半控器件，晶闸管导通的前提是进行触发电路的设计，只用这样才可以实现导通。当电路的工作处于正常的状态下的时候，所有的时刻都要保持导通两个晶闸管，其中的一个是扮演着共阴极组的角色，而另一个是扮演着共阳极组的角色。

5 三相桥式电路的仿真模型

根据具体的三相桥式全空的整流电路中进行器件的连接，其中的器件主要包括的有信号发生器，RLC的负载器，由于Multisim的元件库中存在着很多的器件，所以本论文中所需要的器件都是可以从库中获取，比如测量的器件有电压测量表以及示波器测量等。按照原理图中对电路进行连接，将万用表以及示波器和其他的元件分别与测量的端口要一一对应起来。

三相桥式全控整流电路的组成器件主包括了变压器、触发器以及6个晶闸管等。关于本文的三相桥式整流电路的仿真软件选择的是Multisim，其中形成的仿真模型具体如图2所示。

图2 三相桥式全控整流仿真模型

6 仿真结果及其分析

本文的三相桥式全控整流电路的输入电压仿真结果如图3所示。从图3中可以发现如果触发的角度是小于60°的时候，那么用ud表示的负载电压的波形就会是保持连续的状态，而且此时的阻感性负载和带电阻的负载十分相同。其中用id表示的负载电流的波形会存在差异。这种差异的出现是由于受到了电感的相关作用。如果触发角是大于60°的时候，阻感性负载和带电阻的负载就会出现不一样的情况，这主要是由于L表示的电感的影响，而且ud表示的阻感性负载所显示的波形会发生负的现象。

图3 三相整流电源输入电压仿真波形

三相桥式的全控整流电路的电压输出是和控制的α是有着一定的关系的，而且还会受到负载的相关特性的影响，此外本文所采用的仿真软件是Multisim，通过使用Multisim对整流电路进仿真，而且进一步将测得的电压的输入值和电压的常用值进行比较，最后得出正确的值。通过Multisim进行了仿真从而摆脱了一般常用的方法中所存在的复杂性问题的存在，而且得到的整流电路中的方法相比较于其他的方法而言是比较新的。如果采用常规的方法的话，就会使得整流电路的设计更加繁琐，这主要是和整流电路中的直流信号以及触发信号和交流信号都是有着直接的影响关系的，而且整流电路中所包括的器件也是很多的，比如主要有电阻，电容以及晶闸管等。

在通过Multisim实现仿真的时候能够改变仿真模型中的参数，而且还可以很系统地看到模型中的参数的改变，Multisim作为仿真软件中的一种，是很有必要进行不断地应用的。

7 结语

Multisim是一种EDA软件，它是由美国的国家仪器公司进行研发的，Multisim的操作平台基于Windows，Multisim仿真范围涉及到单片机、模拟电路以及数字电路等等。采用Multisim进行电路仿真具有效率高，低成本的优点，而且在实际的应用方面也具有比较大辅助价值。本论文是基于Multisim的仿真，虽然在设计电路的过程中使用仿真技术会使得设计过程更加便捷，但是不管如何仿真提供的是一个虚拟的平台，跟实际中产生的结果还是有出入的，所以只有深入学习Multisim，了解Multisim，才能够更好地掌握。

[1]李玲，周鑫，熊正平等. 基于Multisim的三相桥式全控整流电路仿真[C]//中国高等学校电力系统及其自动化专业学术年会. 2007

[2]侯艳红， 马艳阳. 基于Multisim.1单相桥式整流电路的故障仿真分析[J]. 陕西国防工业职业技术学院学报，2015(3):31-33

[3]靳芳华, 何玉珠, 张庆荣. 基于小波神经网络的三相整流电路的故障诊断[J]. 现代电子技术, 2011, 34(5):183-186

[4]旷熊， 张殷. 基于Multisim的串联12脉波整流电路仿真与谐波分析[J]. 中国科技博览， 2011(31):373-373