單相橋式全控整流電路Matlab仿真

1、目錄單相橋式全控整流電路仿真建模分析1（一）單相橋式全控整流電路(純電阻負載)11.電路的結構與工作原理12.建模23仿真結果與分析44小結6（二）單相橋式全控整流電路(阻-感性負載)71.電路的結構與工作原理72.建模83仿真結果與分析104.小結13（三）單相橋式全控整流電路(反電動勢負載)131.電路的結構與工作原理132.建模143仿真結果與分析164小結18單相橋式全控整流電路仿真建模分析一、實驗目的1、不同負載時，單相全控橋整流電路的結構、工作原理、波形分析。2、在仿真軟件Matlab中進行單相可控整流電路的建模與仿真，并分析其波形。二實驗內容（一）單相橋式全控整流電路(純電阻負載

2、)1.電路的結構與工作原理1.1電路結構 單相橋式全控整流電路（純電阻負載）的電路原理圖(截圖)1.2 工作原理用四個晶閘管，兩只晶閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成共陽極，每一只晶閘管是一個橋臂。 （1）在u2正半波的（0）區(qū)間：晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖。四個晶閘管都不通。假設四個晶閘管的漏電阻相等，則uT1.4= uT2.3=1/2 u2。（2）在u2正半波的t=時刻：觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導通。電流沿aVT1RVT4bTr的二次繞組a流通，負載上有電壓（ud=u2）和電流輸出，兩者波形相位相同且uT1.4=0。此時電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓

3、而處于關斷狀態(tài)，則uT2.3=1/2 u2。晶閘管VT1、VT4直導通到t=為止，此時因電源電壓過零，晶閘管陽極電流下降為零而關斷。（3）在u2負半波的（+）區(qū)間：晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關斷狀態(tài)。此時，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。（4）在u2負半波的t=+時刻：觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導通，電流沿bVT3RVT2aTr的二次繞組b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負載電阻上，負載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。此時電源電壓反向加到晶閘管VT1、VT4上，使其承受反壓而處于關斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導通到t

4、=2為止，此時電源電壓再次過零，晶閘管陽極電流也下降為零而關斷。晶閘管VT1、VT4和VT2、VT3在對應時刻不斷周期性交替導通、關斷。 1.3基本數量關系a.直流輸出電壓平均值b.輸出電流平均值2.建模在MATLAB新建一個Model，命名為dianlu4，同時模型建立如下圖所示：圖2單相橋式全控整流電路（純電阻負載）的MATLAB仿真模型2.1模型參數設置a.交流電源參數b.同步脈沖信號發(fā)生器參 Pulse Generator 的參數 Pulse Generator 1 的參數c.示波器參數示波器五個通道信號依次是：通過晶閘管電流Ial；晶閘管電壓Ual；電源電流i2通過負載電流Id；負載

5、兩端的電壓Ud。d.電阻R=1歐姆3仿真結果與分析 a. 觸發(fā)角=0°，MATLAB仿真波形如下：圖3 =0°單相橋式全控整流電路仿真結果（純電阻負載）(截圖)b. 觸發(fā)角=30°，MATLAB仿真波形如下：=30°單相橋式全控整流電流仿真結果（純電阻負載）(截圖)c. 觸發(fā)角=60°，MATLAB仿真波形如下：=60°單相橋式全控整流電路仿真結果（純電阻負載）(截圖)d. 觸發(fā)角=90°，MATLAB仿真波形如下：=90°單相橋式全控整流電路仿真結果（純電阻負載）(截圖)在電源電壓正半波(0)區(qū)間，晶閘管承受正向

6、電壓，脈沖UG在t=處觸發(fā)晶閘管VT1和VT4，晶閘管VT1,VT4開始導通，形成負載電流id，負載上有輸出電壓和電流。在t=時刻，U2=0，電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關斷，負載電流為零。在電源電壓負半波(2)區(qū)間，晶閘管VT1和VT4承受反向電壓而處于關斷狀態(tài)，晶閘管VT2和VT3承受正向電壓，脈沖UG在t=處觸發(fā)，晶閘管VT2,VT3開始導通，形成負載電流id，負載上有輸出電壓和電流。4小結在單項全控橋式整流電路電阻性負載電路中（圖4-1），要注意四個晶閘管1，4和晶閘管2，3的導通時間相差半個周期。脈沖發(fā)生器參數設置公式：（1/50）*（/360）。在這次的電路建模、仿真

7、與分析中，我對電路的建模仿真軟件熟練了很多，對電路的了解與分析也加深了很多，比如晶閘管壓降的變化，負載電流的變化。（二）單相橋式全控整流電路(阻-感性負載)1.電路的結構與工作原理1.1電路結構 單相橋式全控整流電路(阻-感性負載)的電路原理圖(截圖)1.2 工作原理（1）在u2正半波的（0）區(qū)間： 晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖，處于關斷狀態(tài)。假設電路已工作在穩(wěn)定狀態(tài)，則在0區(qū)間由于電感釋放能量，晶閘管VT2、VT3維持導通。（2）在u2正半波的t=時刻及以后：在t=處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組a流通，此時負載上有輸出電壓（ud=u

8、2）和電流。電源電壓反向加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關斷狀態(tài)。（3）在u2負半波的（+）區(qū)間：當t=時，電源電壓自然過零，感應電勢使晶閘管VT1、VT4繼續(xù)導通。在電壓負半波，晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關斷狀態(tài)。（4）在u2負半波的t=+時刻及以后：在t=+處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其導通，電流沿bVT3LRVT2aTr的二次繞組b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負載上，負載上有輸出電壓 （ud=-u2）和電流。此時電源電壓反向加到VT1、VT4上，使其承受反壓而變?yōu)殛P斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導通到下一周期t=2+處再次觸發(fā)

9、晶閘管VT1、VT4為止。從波形可以看出90º輸出電壓波形正負面積相同，平均值為零，所以移相范圍是090º?？刂平窃?90º之間變化時，晶閘管導通角，導通角與控制角無關。1.3基本數量關系a.直流輸出電壓平均值b.輸出電流平均值2.建模在MATLAB新建一個Model，命名為dianlu5，同時模型建立如下圖所示單相橋式全控整流電路(阻-感性負載)的MATLAB仿真模型2.1模型參數設置 a.交流電源參數b.同步脈沖信號發(fā)生器參數Pulse Generator 的參數Pulse Generator1 的參數 c.電阻電感參數d.示波器參數示波器五個通道信號依次是：

10、通過晶閘管電流Ial；晶閘管電壓Ual；電源電流i2通過負載電流Id；負載兩端的電壓Ud。3仿真結果與分析a.觸發(fā)角=0°，MATLAB仿真波形如下：=0°單相橋式全控整流電路仿真結果（阻-感性負載）(截圖) b. 觸發(fā)角=30°，MATLAB仿真波形如下：=30°單相橋式全控整流電路仿真結果（阻-感性負載）(截圖)c.觸發(fā)角=60°，MATLAB仿真波形如下：=60°單相橋式全控整流電路仿真結果（阻-感性負載）(截圖) d.觸發(fā)角=90°，MATLAB仿真波形如下：=90°單相橋式全控整流電路仿真結果（阻-感性負

11、載）(截圖)4.小結由于電感的作用，輸出電壓出現負波形；當電感無限大時，控制角在090°之間變化時，晶閘管導通角=，導通角與控制角無關。輸出電流近似平直，流過晶閘管和變壓器副邊的電流為矩形波。=120°時的仿真波形，此時的電感為有限值，晶閘管均不通期間，承受二分之一的電源電壓。（三）單相橋式全控整流電路(反電動勢負載)1.電路的結構與工作原理1.1電路結構 單相橋式全控整流電路（反電動勢負載）的電路原理圖(截圖)1.2 工作原理當整流電壓的瞬時值ud小于反電勢E 時，晶閘管承受反壓而關斷，這使得晶閘管導通角減小。晶閘管導通時，ud=u2，晶閘管關斷時，ud=E。與電阻負載相

12、比晶閘管提前了電角度停止導電，稱作停止導電角。 若 <時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導通。為了使晶閘管可靠導通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當于觸發(fā)角被推遲，即=。2.建模在MATLAB新建一個Model，命名為dianlu6，同時模型建立如下圖所示：圖17 單相橋式全控整流電路(反電動勢)的MATLAB仿真模型2.1模型參數設置a.交流電源參數b.同步脈沖信號發(fā)生器參數Pulse Generator 的參數Pulse Generator1 的參數c.電阻、反電動勢參數電阻參數 反電動勢參數d.示波器參數示波器五個通道信號依次是：通過晶閘管VT1.VT4電流Ial；晶閘管VT1.VT4電壓Ual；電源電流i2通過負載電流Id；負載兩端的電壓Ud;通過晶閘管VT2.VT3電流電壓。3仿真結果與分析a.觸發(fā)角=0°，MATLAB仿真波形如下=0°單相橋式全控整流電路仿真結果（反電動勢負載）(截圖)b.觸發(fā)角=30°，MATLAB仿真波形如下：=30°單相橋式全控整流電路仿真結果（反電動勢負載）(截圖)c. 觸發(fā)角=60°，MATL