單相橋式全控整流電路簡單研究MATLAB仿真_圖文

1、物電學院電力電子課程設計報告姓 名： 孫李濤 學 號： 101103060專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級： 10級 指導教師： 陳永超 成 績： 日 期： 2012.6.11 利用MATLAB 對單相橋式全控整流電路研究一、電阻性負載1. 電路的結構與工作原理 1.1電路結構 R圖 1 單相橋式全控整流電路(純電阻負載 的電路原理圖1.2 工作原理（1）在u 2正半波的（）區(qū)間，晶閘管VT1、VT4承受正向電壓，但無觸發(fā)脈沖，晶閘管VT2、VT3承受反向電壓。因此在0區(qū)間，4個晶閘管都不導通。假如4個晶閘管的漏電阻相等，則U VT 1-VT 4=U VT 2-VT 3=12U 2。（2）在u

2、 2正半波的（）區(qū)間，在時刻，觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導通。（3）在u 2負半波的（）區(qū)間，在區(qū)間，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，因無觸發(fā)脈沖而處于關斷狀態(tài)，晶閘管VT1、VT4承受反向電壓也不導通。（4）在u 2負半波的（）區(qū)間，在時刻，觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其元件導通，負載電流沿b VT3R VT2T 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（u d =-u 2）和電流，且波形相位相同。1.3基本數量關系a. 直流輸出電壓平均值U d =12U 2sin t d (t =1+cos 222U 21+cos 2=0. 9U 2=0. 45U

3、2(1+cos b. 輸出電流平均值I d =U d R=0. 9U 21+cos a 0. 45U 2(1+cos . =R 2RC. 流過晶閘管電流有效值12I VT =(2U 2Rsin t d (t =2U 22Rsin 2a 2+-a 2. 建模在MA TLAB 新建一個Model ，命名為zuxingfuzai ，同時模型建立如下圖所示： 在此電路中，輸入電壓的電壓設置為220V ，頻率設置為50Hz ，電阻阻值設置為10歐姆，脈沖輸入的電壓設置為3V ，周期設置為0.02（與輸入電壓一致周期），占空比設置為20%，觸發(fā)角分別設置為30°，60°，90°

4、;，150°因為兩個晶閘管在對應時刻不斷地周期性交替導通，關斷，所以脈沖出發(fā)周期應相差180°。圖1 阻性負載的電路建模圖1 =300時的阻性負載 (1.參數設置1、同步脈沖信號發(fā)生器參數同步脈沖信號發(fā)生器參數取=30°時，對應時間為t=0.02*30/360 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可 同步脈沖信號發(fā)生器參數取=30°時，對應時間為t=0.02*30/360+0.01 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可 2、交流電源參數 3、負載上的參數設置 4、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance l

5、on不能同時為零）(2.波形圖 0圖2 =30時的波形圖 62 =600時的阻性負載(1.參數設置1、同步脈沖信號發(fā)生器參數同步脈沖信號發(fā)生器參數取=60°時，對應時間為t=0.02*60/360 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可（其他的參數和=30°時相同） 同步脈沖信號發(fā)生器參數取=60°時，對應時間為t=0.02*60/360+0.01 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可（其他的參數和=30°時相同） 2、晶閘管、電壓源負載參數設置都與=30°時參數設置一樣7(2.波形圖 圖3 =60時的波形圖8 03 =9

6、00時的阻性負載(1.參數設置1、同步脈沖信號發(fā)生器參數同步脈沖信號發(fā)生器參數取=90°時，對應時間為t=0.02*90/360 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可（其他的參數和=30°時相同） 同步脈沖信號發(fā)生器參數取=90°時，對應時間為t=0.02*90/360+0.01 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可（其他的參數和=30°時相同） 2、晶閘管、電壓源負載參數設置都與=30°時參數設置一樣9(2.波形圖 圖4 =90時的波形圖10 04 =1500時的阻性負載 (1.參數設置1、同步脈沖信號發(fā)生器參數同步脈

7、沖信號發(fā)生器參數取=150°時，對應時間為t=0.02*150/360 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可（其他的參數和=30°時相同） 同步脈沖信號發(fā)生器參數取=150°時，對應時間為t=0.02*150/360+0.01 s，脈沖寬度用脈沖周期的百分比表示，取20%即可（其他的參數和=30°時相同） 2、晶閘管、電壓源負載參數設置都與=30°時參數設置一樣(2.波形圖 圖5 =150時的波形圖總結：觸發(fā)延遲角的移相范圍是01800，在此電路中盡管電路的輸入電壓U2是交變的，但負載上正負兩個半波內均有相同方向的電流流過，輸出電壓

8、一個周期內脈動兩次，由于橋式整流電路在正負半周期均能工作，變壓器二次繞組在正負半周期均有大小相等，方向相反的電流流過，消除了變壓器的直流磁化，提高了變壓器的有效利用率。二、阻感性負載1.電路的結構與工作原理1.1電路結構 圖 6 單相橋式全控整流電路(阻-感性負載 的電路原理圖1.2 工作原理（1）在u 2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u 2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a VT1L R VT4b Tr 的二

9、次繞組a 流通，此時負載上有輸出電壓（u d=u 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u 2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u 2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b VT3L R VT2a Tr 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 （u d=-u 2）和電流。此時電源電壓反向加到VT1、VT4上，使其承受反

10、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)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。晶閘管承受的最大正、反向電壓。1.3基本數量關系a. 直流輸出電壓平均值U d =0. 9U 2cos b. 輸出電流平均值I d =U d R2. 建模在此電路中，輸入電壓的電壓設置為220V ，頻率設置為50Hz ，電阻阻值設置為20歐姆，電感設置為1e-0H ，脈沖輸入的電壓設置為3V ，周期設置為0.02（與輸入

11、電壓一致周期），占空比設置為10%，觸發(fā)角分別設置為30°，60°，90°，150°，因為兩個晶閘管在對應時刻不斷地周期性交替導通，關斷，所以脈沖出發(fā)周期應相差180°圖7 阻感負載電路建模圖1 =300時的阻感負載=300時的阻感負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零）與=300時的阻性負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零），所不同的就是負載參數的設置不同。阻

12、感負載的設置如下： (2.波形圖 圖8=30時的阻感負載波形圖=600時的阻感負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零）與=600時的阻性負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零），所不同的就是負載參數的設置不同。阻感負載的設置如下： (2.波形圖 圖9=60時的阻感負載波形圖=900時的阻感負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時

13、為零）與=900時的阻性負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零），所不同的就是負載參數的設置不同。阻感負載的設置如下： (2.波形圖 圖10 =90時的阻感負載波形圖4 =1500時的阻感負載=1500時的阻感負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零）與=1500時的阻性負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零），所不同的就是

14、負載參數的設置不同。阻感負載的設置如下： (2.波形圖 圖11 =150時的阻感負載波形圖總結：通過仿真可知，由于電感的作用，輸出電壓出現負波形，當電感無限增大時，控制角a 在090°之間變化時，晶閘管導通角=180°，導通角與控制角a 無關，無論控制角多大，輸出電流波形因電感很大而呈一水平線。三、反電勢負載1. 電路的結構與工作原理 1.1電路結構 E圖 12 單相橋式全控整流電路(反電勢負載 的電路原理圖1.2 工作原理當整流電壓的瞬時值u d 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，u d=u 2，晶閘管關斷時，u d=E。與電阻

15、負載相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MA TLAB 新建一個Model ，命名為fandiandongshifuzai ，同時模型建立如下圖所示：圖13 反電動勢負載電路建模圖2.1模型參數設置在此電路中，輸入電壓的電壓設置為220V ，頻率設置為50Hz ，電阻阻值設置為1歐姆，電感設置為1e-3H ，脈沖輸入的電壓設置為3V ，周期設置為0.02（與輸入電壓一致周期），占空比

16、設置為10%，觸發(fā)角分別設置為30°，50°，90°，150°因為兩個晶閘管在對應時刻不斷地周期性交替導通，關斷，所以脈沖出發(fā)周琴應相差180°。1 =300時的反電動勢負載=300時的反電動勢負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零）與=300時的阻性負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron和inductance lon不能同時為零），所不同的就是負載參數的設置不同。反電動勢負載的設置如下： (2.波形圖

17、圖14 =30時的反電動勢波形圖安陽師范物理與電氣工程學院課程設計報告 0 2 a = 60 時的反電動勢負載 a = 60 時的反電動勢負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參 0 數設置（resistance Ron 和 inductance lon 不能同時為零）與 a = 60 時的阻性負載的同步脈 0 沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron 和 inductance lon 不能 同時為零） ，所不同的就是負載參數的設置不同。反電動勢負載的設置如下： (2.波形圖 圖 15 a = 60 時的反電動勢負載波形圖 0 21 安陽師范物理

18、與電氣工程學院課程設計報告 0 3 a = 90 時的反電動勢負載 a = 90 時的反電動勢負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參 0 數設置（resistance Ron 和 inductance lon 不能同時為零）與 a = 90 時的阻性負載的同步脈 0 沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參數設置（resistance Ron 和 inductance lon 不能 同時為零） ，所不同的就是負載參數的設置不同。反電動勢負載的設置如下： (2.波形圖 圖 16 a = 90 時的電動勢負載波形圖 0 22 安陽師范物理與電氣工程學院課程設計報告 4 a = 150 時的反電動勢負載 0 a = 150 0 時的反電動勢負載的同步脈沖信號發(fā)生器參數、交流電源參數、晶閘管參 0 數設置（resistance Ron 和 inductance lon 不能同時為零）與 a = 15