單相交流調(diào)壓電路

1、單相交流調(diào)壓電路一、工作原理單相交流調(diào)壓電路帶組感性負(fù)載時(shí)的電路以及工作波形如下圖所示。之所產(chǎn)生的滯后由丁阻感性負(fù)載時(shí)電流滯后電壓一定角度，再加上移相控制所產(chǎn)生的滯后，使得交流調(diào)壓電路在阻感性負(fù)載時(shí)的情況比較復(fù)雜，其輸出電壓，電流與觸發(fā)角a,負(fù)載阻抗角4都有關(guān)系。當(dāng)兩只反并聯(lián)的晶閘管中的任何一個(gè)導(dǎo)通后，其通態(tài)壓降就成為另一只的反向電壓，因此只有當(dāng)導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷以后，另一只晶閘管才有可能承受正向電壓被觸發(fā)導(dǎo)通。由丁感性負(fù)載本身滯后丁電壓一定角度，再加上相位控制產(chǎn)生的滯后，使得交流調(diào)壓電路在感性負(fù)載下大的工作情況更為復(fù)雜，其輸出電壓、電流波形與控制角Q、負(fù)載阻抗角都有關(guān)系其中負(fù)載阻抗角（-4）,

2、相當(dāng)丁在電阻電感負(fù)載上加上純正弦交流電壓時(shí)，其電流滯后丁電壓的角度為。為了更好的分析單相交流調(diào)壓電路在感性負(fù)載下的工作情況，此處分,三種工況分別進(jìn)行討論(D圖1電路圖（截圖）111.也I1Oiout圖2工作波形圖（截圖）情況上圖所示為單相反并聯(lián)交流調(diào)壓電路帶感性負(fù)載時(shí)的電路圖，以及在控制角觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的輸出波形圖，同電阻負(fù)載一樣，在Ui的正半周角時(shí)，Ti觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓u。等丁電源電壓，電流波形i從0開始上升。由丁是感性負(fù)載，電流io滯后丁電壓Uo,當(dāng)電壓達(dá)到過零點(diǎn)時(shí)電流不為0,之后io繼續(xù)下降，輸出電壓Uo出現(xiàn)負(fù)值，直到電流下降到0時(shí)，T1自然關(guān)斷，輸出電壓等丁0,正半周結(jié)束，期間電流io從

3、0開始上升到再次下降到0這段區(qū)間稱為導(dǎo)通角。由后面的分析可知，在工況下，180因此在T2脈沖到來之前Ti已關(guān)斷，正負(fù)電流不連續(xù)。在電源的負(fù)半周T2導(dǎo)通，工作原理與正半周相同，在io斷續(xù)期間，晶閘管兩端電壓波形如圖2所示。為了分析負(fù)載電流io的表達(dá)式及導(dǎo)通角與、之間的關(guān)系，假設(shè)電壓坐標(biāo)原點(diǎn)如圖所示，在t時(shí)刻晶閘管T1導(dǎo)通，負(fù)載電流i。應(yīng)滿足方程LRi0=Ui=、2Uisintdt其初始條件為：i0|t=0,解該方程，可以得出負(fù)載電流i0在t時(shí)，隨著的增加而減小。上述電路在控制角為時(shí)，交流輸出電壓有效值U。、負(fù)載電流有效值Uo=Uisin2sin(22)*10=2Iomax|t1T=21omax|

4、t式中，lomax為當(dāng)=0時(shí)，負(fù)載電流的最大有效值，其值為Ui|omax=.R2(l)2*IT為晶閘管有效值的標(biāo)玄值，其值為sincos(2c2cos由上式可以看出，是的函數(shù)下圖給出了以負(fù)載阻抗角為參變量時(shí)，晶閘管電流標(biāo)幺值與控制角的關(guān)系曲線。圖4晶閘管電流標(biāo)幺值與控制角的關(guān)系曲線（截圖）已知時(shí),可由該曲線查出晶閘管電流標(biāo)幺值，進(jìn)而求出負(fù)載電流有T(2)效值I0及晶閘管電流有效值I。情況當(dāng)控制角=時(shí)，負(fù)載電流i0的表達(dá)式中的第二項(xiàng)為零，相當(dāng)丁滯后電源電壓角的純正弦電流，此時(shí)導(dǎo)通角=180,即當(dāng)正半周晶閘管T1關(guān)斷時(shí)，T2恰好觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電流i連續(xù)，該工況下兩個(gè)晶閘管相當(dāng)丁兩個(gè)二極管，或輸入輸

5、出直接相連，輸出電壓及電流連續(xù)，無調(diào)壓作用。情況在工況下，阻抗角相對(duì)較大，相當(dāng)丁負(fù)載的電感作用較強(qiáng)，使得負(fù)載電流嚴(yán)重滯后丁電壓，晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間較長，此時(shí)式仍然適用，由丁，公式右端小丁0,只有當(dāng)()180時(shí)左端才能小丁0,因此8。，如圖所示，如果用窄脈沖觸發(fā)晶閘管，在wt時(shí)刻T1被觸發(fā)導(dǎo)通，由丁其導(dǎo)通角大丁180，在負(fù)半周w()時(shí)刻為丁2發(fā)出出發(fā)脈沖時(shí)，T1還未關(guān)斷，T2因受反壓不能導(dǎo)通，Tl繼續(xù)導(dǎo)通直到在wt()時(shí)刻因Tl電流過零關(guān)斷時(shí)，丁2的窄脈沖Ug2已撤除，丁2仍然不能導(dǎo)通，直到下一周期Tl再次被觸發(fā)導(dǎo)通。這樣就形成只有一個(gè)晶閘管反復(fù)通斷的不正常情況，10始終為單一方向，在電路中產(chǎn)生較

6、大的直流分量；因此為了避免這種情況發(fā)生，應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)方式。UG-PPPP-IIHI1111|IH|IIAILhIIIVIIlliIlli圖6窄脈沖觸發(fā)方式(截圖)二、建模仿真1.建立一個(gè)仿真模型的新文件。在MATLAB的菜單欄上點(diǎn)擊File,選擇New,再在彈出菜單中選擇Model,這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)空白的仿真平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上可以繪制電路的仿真模型。2. 在simulink菜單下面找到simpowersystems從中找出所需的晶閘管，交流電源，電壓表，電流表，小波器，阻感負(fù)載等。將找到的模型正確的連接起來，如7所示岳可專1卷次神斧晶閘管Wa晶閘管:蒲電4SS載負(fù)由一圖7電路仿真圖三、

7、參數(shù)設(shè)置觸發(fā)脈沖參數(shù)設(shè)置如下表所示其中將周期（period）設(shè)置為0.02,觸發(fā)脈沖寬度（pulsewidth）設(shè)置為5,相位滯后（phasedelay也就是觸發(fā)角可設(shè)為0-0.01之間的任意數(shù)，他們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下觸發(fā)角a相位滯后換算公式00相位滯后=（觸發(fā)角/180）x0.01300.0017450.0025900.0051200.00671500.00831800.01負(fù)載參數(shù)設(shè)置如果負(fù)載為電阻性負(fù)載，則將電感（inductance）設(shè)為0,電容（capacitance設(shè)為inf,本次仿真中的負(fù)載為阻感性，其參數(shù)設(shè)置如8所示圖8負(fù)載參數(shù)設(shè)置（截圖）電源參數(shù)設(shè)置電源電壓設(shè)為220V，頻率

8、設(shè)為50Hz,相位角設(shè)為0,如需改變可另行設(shè)置采樣時(shí)間設(shè)為0。BlockParameters：電源ACVoltageSource(mask)(link)IdealsinusoidalACVoltagesource,ParametersPeakamplitude(V):2204IifIX4.iIX4I.*LJ.CII.I.4BIIB.IBII.I.QIlliiIIiill,n00.010.020.030J40J50J600.010X）20.030.040.050.06員載電壓圖14觸發(fā)角為90。（截圖）R=10,觸發(fā)角為1201觸發(fā)豚沖I4ih4：L41LJk4h4k4h4Ifa-kJiiJk4

9、_faBI.iiJJI.KJI,XQII11IIiiIII00.0110.020.030.040.050.06R=10,觸發(fā)角為150oo圖16觸發(fā)角為1504.1.1波形分析以上各圖分別為觸發(fā)角成為0,30。，45。，90。，120。,150。時(shí)所得的仿真波波形，圖中第一個(gè)波形為觸發(fā)脈沖的波形，第二個(gè)波形為負(fù)載電流的波形，第三個(gè)波形為負(fù)載電壓的波形。當(dāng)負(fù)載為電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電壓和負(fù)載電流波形一致，隨著觸發(fā)角的增大，波形的占空比減小，電流和電壓出現(xiàn)斷續(xù)。當(dāng)觸發(fā)角為0時(shí)，波形為完整的正弦波；當(dāng)觸發(fā)角為度時(shí)180時(shí)，波形為一條直線,由此可以說明單相交流調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時(shí)的觸發(fā)角a的取值范圍為

10、0180。4.2阻感性負(fù)載（H=0.01）將負(fù)載設(shè)為阻感性，電感值設(shè)為0.01H,改變觸發(fā)角，觀察仿真波形R=10,h=0.01，觸發(fā)角為30圖17觸發(fā)角為30。（截圖）R=10,h=0.01觸發(fā)角為451觸發(fā)脈潮DainiiiiiiiaBiib0.5:00.01020.030.040.050.0S由窺電流員載電壓1觸發(fā)脈沖II，產(chǎn)rinaiiiHiBjQ,5.mJ.a.00.010.020.030.040.050.06員裁電流圖19觸發(fā)角為90。（截圖）R=10,h=0.01觸發(fā)角為120我電壓1觸發(fā)豚沖0.5IaIhaImaiIadI0.50.030.040.050.060Ui-00LO10.02員載電流00.01。莊0.030.040.050.06員載電住30002000.010.02：0.030.040050.06以上各圖分別為觸發(fā)角a為0,300,45,90,120,150,180時(shí)所得的仿真波波形，圖中第一個(gè)波形為觸發(fā)脈沖的波形，第二個(gè)波形為負(fù)載電流的波形，第三個(gè)波形為負(fù)載電壓的波形。單相交流調(diào)壓電路帶組感性負(fù)載時(shí)，隨著觸發(fā)角的增大,負(fù)載兩端電流和電壓波形的占空比逐漸減小。由于電感的影響電流波形和電壓波形不再保持一致，這是因?yàn)殡姼械膬?chǔ)能作用。當(dāng)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，正向晶閘管導(dǎo)通，電壓發(fā)生跳變，由于電感的作用，電流只能從零開始變