multisim仿真教程 單相半波可控整流電路

1、第第1111章章 電源電路電源電路內(nèi)容提要內(nèi)容提要 電源電路是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分。本章介紹了單相半波可控整流電路，單相半控橋整流電路，三相橋式整流電路，直流降壓斬波變換電路，直流升壓斬波變換電路，直流降壓升壓斬波變換電路， DCAC全橋逆變電路，正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）逆變電路工作原理、電路結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)方法。n 本章的重點(diǎn)是掌握電源電路的仿真設(shè)計(jì)與分析方法。整流電路、直流降壓/升壓斬波變換電路、逆變電路是常用的電源電路。注意整流電路中二極管與晶閘管的不同，晶閘管的控制方法。注意直流降壓/升壓斬波變換電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，注意電感L、電容C、續(xù)流二極管D和開關(guān)S位置的變化帶來的電

2、路功能變化。注意逆變電路的控制信號的產(chǎn)生與相互之間的關(guān)系。11.1 11.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路11.1.111.1.1單相半波可控整流電路工作原理單相半波可控整流電路工作原理n 單相半波可控整流電路如圖11.1.1所示，電路中的相控開關(guān)器件為晶閘管（SCR），負(fù)載為電阻負(fù)載。在電源正半周（0），晶閘管承受正向電壓（晶閘管的陽極電位高于陰極），處于正向阻斷狀態(tài)。若假定在t 時(shí)刻才發(fā)出觸發(fā)脈沖，則在（0）期間晶閘管不導(dǎo)通，電源電壓全部加在晶閘管上，負(fù)載上的電壓為零，流過負(fù)載的電流也為零。 n在時(shí)刻觸發(fā)晶閘管并使其導(dǎo)通，晶閘管從正向阻斷狀態(tài)進(jìn)入通態(tài)，于是在期間，電源電壓全部加

3、在負(fù)載上，有負(fù)載電流iO流過，其值為 （11.1.1） n 由于交流電源的特點(diǎn)，在正半周快結(jié)束時(shí)，電路中的電流自然地下降到SCR的維持電流以下，晶閘管就自動(dòng)地從通態(tài)轉(zhuǎn)入阻斷狀態(tài)，負(fù)載電流變?yōu)榱?。緊接著電源負(fù)半周開始，在電源負(fù)半周（2）期間，晶閘管轉(zhuǎn)入反向阻斷狀態(tài)，電源電壓又反向全部加在晶閘管上，負(fù)載上的電壓為零。 n至此，電路完成了一個(gè)工作周期，爾后電路始終周期地重復(fù)上述過程，其波形示于圖11.1.1（b）。（b）整流電路輸入/輸出波形圖11.1.1 單相半波可控整流電路n 綜上分析可知，圖11.1.1所示電路在電源一周工作期間，負(fù)載上得到的只是脈動(dòng)的直流電壓uo，脈動(dòng)頻率與電源頻率一樣。n

4、一般定義：從晶閘管開始承受正向電壓算起，到被觸發(fā)導(dǎo)通為止，這段時(shí)間的角度稱為控制角或觸發(fā)角，用字母表示。改變施加觸發(fā)脈沖的時(shí)間相位，即改變控制角的大小，稱為移相，故又稱移相角。改變，也就改變了輸出電壓uo波形的形狀，而電源電壓uS的波形并未改變，仍然是正弦交流。 n根據(jù)圖11.1.1（b）所示波形，針對某一觸發(fā)角，可求出整流輸出電壓平均值（11.1.2）n式（11.1.2）表明，UO關(guān)系是非線性的，如圖11.1.2所示。觸發(fā)角從0變到了時(shí),輸出電壓平均值從最大值（Um）變到零。這意味著，只要改變觸發(fā)角，就能改變整流輸出電壓的平均值，達(dá)到可控整流的目的，這就是相控整流的基本原理。 n整流的結(jié)果是

5、將正弦交n流電壓變換為脈動(dòng)直流n電壓，功率由交流側(cè)流n向直流側(cè)，完成了AC向nDC的轉(zhuǎn)換。n 從上面分析看出，要使整流電路穩(wěn)定地輸出某數(shù)值的電壓UO，就必須使整流輸出電壓UO每周期的波形相同。這就要求每個(gè)周期內(nèi)的觸發(fā)時(shí)間相位相同，即角相同。所以，觸發(fā)信號和電源電壓在頻率和相位上均須適當(dāng)配合。為了調(diào)節(jié)UO的大小，還要求二者的相位差是可調(diào)的。 n這種相互配合關(guān)系稱為同步。保證電源電壓與觸發(fā)角的同步運(yùn)行是相控整流與相控逆變電路的基本條件。11.1.2單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路n 一個(gè)單相半波可控整流電路如圖11.1.3所示。圖中，V1為220V交流電源。電壓控制電壓源V2和脈沖電壓源V

6、3組成可控硅驅(qū)動(dòng)電路。VD1（2N3898）為可控硅，柵極受電壓控制電壓源V2控制，電壓控制電壓源V2受脈沖電壓源V3控制。 n 用鼠標(biāo)雙擊V3，可以打開V3的對話框，如圖11.1.4所示，在對話框中可以修改脈沖寬度、上升時(shí)間、下降時(shí)間和脈沖電壓等參數(shù)。應(yīng)注意的是，觸發(fā)脈沖周期是20ms（對應(yīng)是360度，即2），控制角或觸發(fā)角是與Delay Time參數(shù)相對應(yīng)，修改Delay Time參數(shù)即可修改觸發(fā)角。 n 當(dāng)設(shè)置Delay Time參數(shù)（即觸發(fā)角）為2ms時(shí)，啟動(dòng)仿真，點(diǎn)擊示波器，可以看見單相半波可控整流電路的輸出電壓變化曲線如圖11.1.5所示。在圖11.1.3電路中增加一個(gè)濾波電容C1，可以看見單相半波可控整流電路的輸出電壓變化曲線如圖11.1.7所示，輸出電壓脈動(dòng)變化被減小。圖11.1.3 單相半波可控整流