單相雙半波晶閘管整流電路設(shè)計(jì)反電勢電阻負(fù)載

1、前言電力電子學(xué),又稱功率電子學(xué)(PowerElectronics)。它主要研究各樣電力電子器件，以及由這些電力電子器件所構(gòu)成的各式各樣的電路或裝置，以完成對電能的變換和控制。它既是電子學(xué)在強(qiáng)電(高電壓、大電流)或電工領(lǐng)域的一個分支，又是電工學(xué)在弱電(低電壓、小電流)或電子領(lǐng)域的一個分支，也許說是強(qiáng)弱電相結(jié)合的新科學(xué)。電力電子學(xué)是橫跨“電子”、“電力”和“控制”三個領(lǐng)域的一個新興工程技術(shù)學(xué)科。跟著科學(xué)技術(shù)的日趨發(fā)展,人們對電路的要求也愈來愈高,因?yàn)樵谏a(chǎn)實(shí)質(zhì)中需要大小可調(diào)的直流電源,而相控整流電路結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、性能穩(wěn)固,利用它可以方便地獲取大中、小各樣容量的直流電能,是目前獲取直流電能的主

2、要方法,獲取了廣泛應(yīng)用。在電能的生產(chǎn)和傳輸上，目前是以交流電為主。電力網(wǎng)供應(yīng)用戶的是交流電，而在好多場合，比方電解、蓄電池的充電、直流電動機(jī)等，需要用直流電。要獲取直流電，除了直流發(fā)電機(jī)外，最廣泛應(yīng)用的是利用各樣半導(dǎo)體元件產(chǎn)生直流電。這個方法中，整流是最基礎(chǔ)的一步。整流，即利用擁有單導(dǎo)游電特征的器件，把方向和大小交變的電流變換為直流電。整流的基礎(chǔ)是整流電路。因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)是將電子技術(shù)和控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的電力技術(shù)領(lǐng)域，利用半導(dǎo)體電力開關(guān)器件構(gòu)成各樣電力變換電路實(shí)現(xiàn)電能和變換和控制，而構(gòu)成的一門完好的學(xué)科。故其學(xué)習(xí)方法與電子技術(shù)和控制技術(shù)有好多相似之處，所以要學(xué)好這門課就一定做好課程設(shè)計(jì)，因此我

3、們進(jìn)行了此次課程設(shè)計(jì)。又因?yàn)檎麟娐窇?yīng)用特別廣泛，而單相全控橋式晶閘管整流電路又有益于夯實(shí)基礎(chǔ)，故我們將單結(jié)晶體管觸發(fā)的單相晶閘管全控整流電路這一課題作為這一課程的課程設(shè)計(jì)的課題。1目錄一、設(shè)計(jì)課題.31.1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容.31.2設(shè)計(jì)條件.31.3要求完成的主要任務(wù).3二、設(shè)計(jì)方案的選擇.42.1單相橋式全控整流電路.42.2單相雙半波可控整流電路.42.3詳盡供電方案.5三、單相雙半波晶閘管整流電路設(shè)計(jì).63.1總電路原理框圖.63.2晶閘管工作原理.63.3參數(shù)的計(jì)算.8主電路中各元件參數(shù)的計(jì)算.8變壓器的參數(shù)計(jì)算.103.4元件的選擇.10整流元件的選擇.10保護(hù)電路的工作原理及元器件

4、的選擇.11四、相控觸發(fā)電路原理圖及工作原理.134.1相控觸發(fā)芯片的選擇.134.2相控觸發(fā)工作原理及電路原理圖.14五、單相雙半波整流電路的MATLAB仿真實(shí)驗(yàn).155.1MATLAB軟件介紹.155.2系統(tǒng)建模與參數(shù)設(shè)置.15模型的建立.15模型電路參數(shù)的設(shè)置.15模型電路的波形顯示.16六、結(jié)論.20七、參照文件.21附錄.22附錄.232一、設(shè)計(jì)課題單相雙半波晶閘管整流電路的設(shè)計(jì)（反電勢、電阻負(fù)載）1.1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容認(rèn)識課程設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的設(shè)計(jì)內(nèi)容；查閱資料文件，認(rèn)識所選題目的詳盡要求、國內(nèi)外現(xiàn)狀，熟習(xí)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、功能，看懂現(xiàn)有的技術(shù)、工程圖紙（電氣原理圖、控制板原理圖、電氣

5、接線圖）；在熟習(xí)工作原理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各主要部分的功能；總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，得出結(jié)論，撰寫5000字以上的設(shè)計(jì)報(bào)告（包含前言、目錄、正文、結(jié)論、參照文件）。設(shè)計(jì)報(bào)告正文一定包含以下內(nèi)容：主電路選型;主電路參數(shù)的計(jì)算：包含無源器件和有源器件的詳盡型號及設(shè)計(jì)參數(shù)，依據(jù)工作條件考慮各項(xiàng)電氣參數(shù);電路的驅(qū)動、保護(hù)原理設(shè)計(jì)：包含晶閘管、MOSFET或IGBT元件的驅(qū)動、控制和保護(hù)電路;A3或A4幅面的主電路圖及觸發(fā)電路圖(或驅(qū)動電路圖);仿真：利用PSPICE或Matlab/Simulink仿真軟件分析電路的工作過程。1.2設(shè)計(jì)條件：電源電壓：交流100V/50Hz輸出功率：5000W移相范圍3

6、0o150o反電勢：E=70V1.3要求完成的主要任務(wù)：主電路設(shè)計(jì)（包含整流元件定額的選擇和計(jì)算等）,談?wù)摼чl管電路對電網(wǎng)及系統(tǒng)功率因數(shù)的影響。觸發(fā)電路設(shè)計(jì)。觸發(fā)電路選型（可使用集成觸發(fā)器），同步信號的產(chǎn)生等。晶閘管的過電壓保護(hù)與過電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)，計(jì)算保護(hù)元件參數(shù)并選擇保護(hù)元件型號。供應(yīng)系統(tǒng)電路圖紙?jiān)S多于一張。利用仿真軟件分析電路的工作過程。3二、設(shè)計(jì)方案的選擇2.1單相橋式全控整流電路VT1VT2+U1U2+-34VTVT圖2-1單相橋式全控整流電路圖此電路對每個導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，不必用續(xù)流二極管，也不會失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流成效好，波形安穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個半周

7、電流方向相反且波形對稱，均勻值為零，即直流重量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。并且單相橋式全控整流電路擁有輸出電流脈動小，功率要素高的特色。但是，電路中需要四只晶閘管，且觸發(fā)電路要分時觸發(fā)一對晶閘管，電路復(fù)雜，兩兩晶閘管導(dǎo)通的時間差用分立元件電路難以控制。2.2單相雙半波可控整流電路VTi1+U2U1-+i2VT2-U-D1i0+RD2+u0E-2-2單相雙半波可控整流電路單相雙半波可控整流電路又稱單相全波可控整流電路。此電路變壓器是帶中心抽頭的，在u2正半周T1工作，變壓器二次繞組上半部分流過電流。u2負(fù)半周，VT2工作，變壓器二次繞組下半部分流過反方向的電流。單相全波可

8、控整流電路的Ud波形與單相全控橋的相同，交流輸入端電流波形相同，變壓器也不存在直流磁化的問題。當(dāng)接其余負(fù)載時，也有相同的結(jié)論。所以，單相全波與單相全控橋從直流輸4入端也許從交流輸入端看均是一致的。適用于輸出低壓的場合作電流脈沖大（電阻性負(fù)載時）。對比于單相全控整流電路，單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，資料的耗費(fèi)多。單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應(yīng)地，門極驅(qū)動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因此管壓降也少1個。在比較二者的電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)弊端今后決定采納單相全波可控整流電路作為主電路。2.3詳盡供電方案變壓器一次側(cè)

9、接入電源電壓為：交流100V/50Hz。變壓器二次側(cè)電壓則依據(jù)已知條件供應(yīng)的參數(shù)計(jì)算。5三、單相雙半波晶閘管整流電路設(shè)計(jì)3.1總電路原理框圖圖3-1總電路原理框圖該電路主要由四部分構(gòu)成，分別為電源，過電保護(hù)電路，整流電路和觸發(fā)電路構(gòu)成。輸入的信號經(jīng)變壓器變壓后經(jīng)過過電保護(hù)電路，保證電路出現(xiàn)過載或短路故障時，不至于傷害到晶閘管和負(fù)載。在電路中還加了防雷擊的保護(hù)電路。而后將經(jīng)變壓和保護(hù)后的信號輸入整流電路中。在電路中,過電保護(hù)部分我們分別選擇的迅速熔斷器做過流保護(hù),而過壓保護(hù)則采納RC電路。整流部分電路則是依據(jù)題目的要求，我們選擇學(xué)過的單相全波整流電路。該電路的結(jié)構(gòu)和工作原理是利用晶閘管的開關(guān)特征

10、實(shí)現(xiàn)將交流變成直流的功能。單結(jié)晶體管直接觸發(fā)電路的移相范圍變化較大，并且因?yàn)槭侵苯佑|發(fā)電路它的結(jié)構(gòu)比較簡單。一方面是方便我們對設(shè)計(jì)電路中變壓器型號的選擇。設(shè)計(jì)電路如圖2-2單相雙半波可控整流電路所示。3.2晶閘管工作原理圖3-2晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路6晶閘管由四層半導(dǎo)體（P1、N1、P2、N2）構(gòu)成，形成三個結(jié)J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分別從P1、P2、N2引入A、G、K三個電極，如圖3-2(a)所示。因?yàn)榫哂袛U(kuò)散工藝，擁有三結(jié)四層結(jié)構(gòu)的一般晶閘管可以等效成如圖3-2（b）所示的兩個晶閘管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）構(gòu)成的等效電路。一個PNP

11、N四層結(jié)構(gòu)的兩端器件，可以看作電流放大系數(shù)分別為和的12P1N1P2和N1P2N2晶體管，此中J2結(jié)為共用集電結(jié)。當(dāng)器件加正向電壓時。正偏J1結(jié)注入空穴經(jīng)過N區(qū)的輸運(yùn)，到達(dá)集電極結(jié)（J）空穴電流為I；而正偏的J結(jié)121A3注入電子，經(jīng)過P2區(qū)的輸運(yùn)到達(dá)J2結(jié)的電流為2IK。因?yàn)镴2結(jié)處于反向，經(jīng)過J2結(jié)的電流還包含自己的反向飽和電流ICO。由上圖中的參數(shù)可以獲取：2IG+ICBO1+ICBO2IA=1-(+)12和分別是晶體管V和V的共基極電流增益，I和I分別是V和V1212CBO1CBO212的共基極漏電流。晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷兩個狀態(tài)是由陽極電壓、陽極電流和門極電流共同決定的。平常用伏安特征曲

12、線來描述它們之間的關(guān)系，如圖3-3所示。圖3-3晶閘管的伏安特征曲線當(dāng)晶閘管VAK加正向電壓時，J1和J3正偏，J2反偏，外加電壓幾乎所有下降在J2結(jié)上，J2結(jié)起到阻斷電流的作用。跟著VAK的增大，只要VAKVBO，經(jīng)過陽極電流IA都很小，因此稱此地域?yàn)檎蜃钄酄顟B(tài)。當(dāng)VAK增大超出VBO今后，陽極電流忽然增大，特征曲線過負(fù)阻過程瞬時變到低電壓、大電流狀態(tài)。晶閘管流過由負(fù)載決定的通態(tài)電流IT，器件壓降為1V左右，特征曲線CD段對應(yīng)的狀態(tài)稱為導(dǎo)通狀態(tài)。平常將VBO及其所對應(yīng)的IBO稱之為正向轉(zhuǎn)折電壓和轉(zhuǎn)折電流。晶閘管導(dǎo)通后7能自己保持同態(tài)，從通態(tài)變換到斷態(tài)，平常是不用門極信號而是由外面電路控制，

13、即只有當(dāng)電流小到稱為保持電流IH的某一臨界值以下，器件才能被關(guān)斷。當(dāng)晶閘管處于斷態(tài)（VAKVBO）時，假如使得門極有對于陰極為正，給門極通以電流IG，那么晶閘管將在較低的電壓下轉(zhuǎn)折導(dǎo)通。轉(zhuǎn)折電壓VBO以及轉(zhuǎn)電流IBO都是IG的函數(shù)，IG越大，VBO越小。如圖3所示，晶閘管一旦導(dǎo)通后，即使去除門極信號，器件依舊然導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管的陽極有對于陰極為負(fù)，只要VAKVRO，IA很小，且與IG基本沒關(guān)。但反向電壓很大時（VAKVRO），經(jīng)過晶閘管的反向漏電流急劇增大，表現(xiàn)出晶閘管擊穿，所以稱VRO為反向轉(zhuǎn)折電壓和轉(zhuǎn)折電流。3.3參數(shù)的計(jì)算主電路中各元件參數(shù)的計(jì)算單相全波整流帶反電動勢電阻負(fù)載電路如圖2-2

14、所示，波形圖如圖3-4所示。u0EOawti0IdOwt圖3-4單相雙半波可控整流帶反電動勢電阻負(fù)載電路波形圖依據(jù)圖中3-4可知，單相全波整流電路的輸出電壓與橋式整流電路的輸出電壓相同，此中=6。設(shè)電阻值的大小為R。由條件可以獲?。海?）U2的幅值為：UEUE70V?=sin(-)=0.522?sin(-)=22=140U2=99V8（2）在一個周期內(nèi)，任意t時刻所求的瞬時功率分為兩部分：當(dāng)0也許5t時，Pt=0；t66當(dāng)5時，Pt=2U2sin(t)?(2U2sin(t)-E)R。6t6當(dāng)=時，在一個周期內(nèi)的均勻功率為最大值PW，有以下公式：=50006P=1-U2sin(wt)?U2sin

15、(wt)-Ed(wt)22R代入數(shù)據(jù)獲取：R=0.766?輸出均勻電壓為:U1-tdwtV0d=U)+2E2msin()(6=100.5（4）流過負(fù)載的均勻電流為：I0d1-2U2sin(wt)-E=d(wt)=39.8AR（5）流過負(fù)載的電流有效值為：21-?2U2sin(wt)-E?I2=?d(wtAR?)=53.8?晶閘管所承受的最大反向電壓為：Umax=22U2=280V（7）晶閘管所承受的最大反向電壓為：IVT=I22=38A（8）晶閘管的額定電壓為：UN=(23)UV取UVmax=560840N=800（9）晶閘管的額定電流為：IN=(1.52)IVT1.57=36.348.4A取

16、IN=40A9變壓器的參數(shù)計(jì)算（1）變壓器二次側(cè)電壓的計(jì)算：在變壓器一次側(cè)接入100V/50Hz的電源電壓，輸出功率5000W，移相范圍：30-150。經(jīng)過計(jì)算，R=0.766,變壓器二次側(cè)的電壓值有效值為：2U2=198V。其頻率為50Hz。（2）變壓器一二次側(cè)電流的計(jì)算：N1=U1=1依據(jù)條件有，N22U22，當(dāng)變壓器二次側(cè)繞組的一半有電流經(jīng)過時，且二次側(cè)電流的有效值I2=53.8A，此時變壓器一次側(cè)電流的有效值為：I1=I2=53.8A（3）變壓器容量的計(jì)算：=U1I1=100V53.8A=5.38kVA（4）變壓器型號的選擇：N1:N2=1:2S=5.38kVA3.4元件的選擇整流元件

17、的選擇因?yàn)閱蜗嚯p半波整流帶阻性負(fù)載主電路主要元件是晶閘管，所以采納元件時主要考慮晶閘管的參數(shù)及其采納原則。晶閘管的主要參數(shù)以下：電壓定額UNVT斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM斷態(tài)重復(fù)峰值電壓是在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，同意重復(fù)加在器件上的峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓URRM反向重復(fù)峰值電壓是在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，同意重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)（峰值）電壓UTM平常取UDRM和URRM中較小的，再取湊近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級作為晶閘管型的額定電壓。在采納管子時，額定電壓要留有必定裕量，應(yīng)為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓的23倍，以保證電路的工作安全。晶閘管的額定電壓UTM=min(UDRM,UR

18、RM)UNVT(23)22U2=560840V取UNVT=800VUNVT：工作電路中加在管子上的最大瞬時電壓10電流定額INVT通態(tài)均勻電流IT(AV)，其定義是晶閘管在室溫40和規(guī)定的冷卻條件下，結(jié)溫不超出額定結(jié)溫時所同意的流過的最大工頻正弦半波電流的均勻值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取周邊的電流等級即為晶閘管的額定電流。晶閘管的選擇原則：所選晶閘管電流有效值IVT大于元件在電路中可能流過的最大電流有效值。選擇時考慮（1.52）倍的安全裕量。即IN=(1.52)IVT1.57=36.348.4A取INVT=40A則晶閘管的額定電流為INVT=40A。在本次設(shè)計(jì)中采納2個KP50-10D的晶閘

19、管。保護(hù)電路的工作原理及元器件的選擇（1）保護(hù)電路的工作原理過電流保護(hù)（overcurrentprotection）過電流保護(hù)就是當(dāng)電流超出預(yù)約最大值時，使保護(hù)裝置動作的一種保護(hù)方式。當(dāng)流過被保護(hù)原件中的電流超出早先整定的某個數(shù)值時，保護(hù)裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號。當(dāng)電力電子變流裝置內(nèi)部某些器件被擊穿或短路；驅(qū)動、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障；外面出現(xiàn)負(fù)載過載；直流側(cè)短路；可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)產(chǎn)生逆變失??；以及交流電源電壓過高或過低；均能引起裝置或其余元件的電流超出正常工作電流，即出現(xiàn)過電流。所以，一定對電力電子裝置進(jìn)行合適的過電流保護(hù)。過電壓保護(hù)（overvolta

20、geprotection）過電壓保護(hù)是當(dāng)電壓超出預(yù)約最大值時，使電源斷開或使受控設(shè)備電壓降低的一種保護(hù)方式。設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會遇到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。同時，設(shè)備自己運(yùn)轉(zhuǎn)中以及非正常運(yùn)轉(zhuǎn)中也有過電壓出現(xiàn)，所以，一定對電力電子裝置進(jìn)行合適的過電壓保護(hù)。晶閘管的過流、過壓保護(hù)電路如圖3-5所示。RCFUVT圖3-5晶閘管的過流、過電壓保護(hù)電路11（2）保護(hù)電路元器件的選擇過變壓器二次側(cè)保護(hù)，采納迅速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施。選擇迅速熔斷器應(yīng)試慮：電壓等級應(yīng)依據(jù)熔斷后快熔實(shí)質(zhì)承受的電壓來確立，取800V電壓值。電流容量應(yīng)按其在主電路中的

21、接入方式和主電路聯(lián)系形式確立?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線中?？烊鄣腎2t值應(yīng)小于被保護(hù)器件的最大同意Imax2t值。為保證熔體在正常過載狀況下不融化，應(yīng)試慮其時間電流特征。因?yàn)榫чl管的額定電流為40A,迅速熔斷器的熔斷電流大于1.5倍的晶閘管額定電流，所以迅速熔斷器的熔斷電流為60A。選擇型號為KH000-63A/1000VAC。對過電壓、過電流保護(hù)，采納并聯(lián)RC電路的方式，對電阻和電容大小采納的計(jì)算式以下：電容C的選擇：C-8IF選擇2uF的電容。=(2.55)10NVT=12電阻R的選擇：R=(24)535(0.367I2)=54.21

22、08.4?選擇80?電阻。12四、相控觸發(fā)電路原理圖及工作原理4.1相控觸發(fā)芯片的選擇相控觸發(fā)電路芯片選擇KJ004集成觸發(fā)電路芯片構(gòu)成的集成觸發(fā)器KJ004可控硅移相電路可控硅移相觸發(fā)電路適用于單相、三相全控橋式供電裝置中,作可控硅的雙路脈沖移相觸發(fā)。器件輸出兩路相差180度的移相脈沖,可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器線路。電路擁有輸出負(fù)載能力大、移相性能好、正負(fù)半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、對同步電壓要求低,有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特色。芯片KJ004的原理圖如圖4-1所示：4-1芯片KJ004的內(nèi)部原理圖芯片KJ004有12個引腳，其封裝引腳圖如圖4-2所示：KJ004KJ004圖4-

23、2芯片KJ004的外面引腳圖13該芯片的引腳功能如表4-1所示：功能輸出空鋸齒波形成-Vee(1k)空地同步輸入綜合比較空微分阻容關(guān)閉調(diào)制輸出+Vcc引線腳號123456789101112131415164-1芯片KJ004的引腳功能表4.2相控觸發(fā)工作原理及電路原理圖晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。觸發(fā)電路對其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖要求：觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。觸發(fā)脈沖應(yīng)有必定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超出掣住電流而保持導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖一定與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍一定滿足

24、電路要求。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路由單結(jié)晶體管構(gòu)成的觸發(fā)電路擁有簡單、靠譜、抗攪亂能力強(qiáng)、溫度賠償性能好，脈沖前沿徒等長處，在容量小的晶閘管裝置中獲取了廣泛應(yīng)用。他由自激震蕩、同步電源、移相、脈沖形成等部分構(gòu)成，電路圖如圖4-3所示。圖4-3相控觸發(fā)電路原理圖14五、單相雙半波整流電路的MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)5.1MATLAB軟件介紹本次系統(tǒng)仿真采納目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對控制系統(tǒng)進(jìn)行電算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進(jìn)行電算機(jī)仿真研究。其余一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用PowerSys

25、tem工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。本次系統(tǒng)仿真采納后一種方法。5.2系統(tǒng)建模與參數(shù)設(shè)置模型的建立單相雙半波晶閘管整流電路模型主要由交流電源、同步觸發(fā)脈沖、反電動勢電阻負(fù)載、丈量等部分構(gòu)成。采納MATLAB面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)成的單相雙半波整流電路仿真模型如圖5-1所示。圖5-1單相雙半波整流電路仿真模型模型電路參數(shù)的設(shè)置在搭建好圖5-1所示的單相雙半波整流電路以后，需要對電路中各個元器件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。雙擊SeriesRLCBranch元件，選擇Branchtype為R，即只含有電阻，并且設(shè)Resistance(Ohms)參數(shù)為0.766。雙擊反電動勢負(fù)載器件DCVoltageSour

26、ced，設(shè)置參數(shù)Amplitude(V)為70。在電路頂用到的雙半波模型可以用兩個交流電壓源ACVoltageSource取代，雙擊元件，更正峰值電壓參數(shù)Peakamplitude(V)為140，設(shè)置頻率Frequency(Hz)為50?？刂凭чl管的觸發(fā)脈沖PulseGenerator只要要一個，雙擊以后，設(shè)置其參數(shù)Period(secs)為0.01，即頻率為100Hz。設(shè)置參數(shù)Phasedelay(secs)的值，可以控制晶閘管的觸發(fā)角。15模型電路的波形顯示設(shè)置不一樣的觸發(fā)角，觀察仿真電路的波形，主要觀察電壓源波形、輸出電路中的電壓波形、電流波形以及電阻負(fù)載兩端的電壓波形。在以下圖形中，第

27、一個波形圖為電壓源波形，第二個波形圖為輸出電路中的電壓波形，第三個波形圖為輸出電路中的電流波形，第四個波形圖為電阻負(fù)載兩端的電壓波形。o當(dāng)觸發(fā)角=15時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)圖5-2觸發(fā)角=15o時的電路波形圖當(dāng)觸發(fā)角=30o時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)設(shè)置為0.00167。輸出波形如圖5-3所示：圖5-3觸發(fā)角=30o時的電路波形圖當(dāng)觸發(fā)角=45o時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)16設(shè)置為0.0025。輸出波形如圖5-4所示：圖5-4觸發(fā)

28、角=45o時的電路波形圖o當(dāng)觸發(fā)角=60時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)圖5-5觸發(fā)角=60o時的電路波形圖o當(dāng)觸發(fā)角=90時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)圖5-6觸發(fā)角=90o時的電路波形圖當(dāng)觸發(fā)角=120o時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay17(secs)設(shè)置為0.00668。輸出波形如圖5-7所示：圖5-7觸發(fā)角=120o時的電路波形圖當(dāng)觸發(fā)角=135o時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)設(shè)置為0.0075。輸出波形

29、如圖5-8所示：圖5-8觸發(fā)角=135o時的電路波形圖當(dāng)觸發(fā)角=150o時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)設(shè)置為0.00835。輸出波形如圖5-8所示：圖5-8觸發(fā)角=150o時的電路波形圖18當(dāng)觸發(fā)角=165o時，對應(yīng)的PulseGenerator器件的參數(shù)Phasedelay(secs)設(shè)置為0.009185。輸出波形如圖5-9所示：圖5-9觸發(fā)角=165o時的電路波形圖從以上的波形圖可以看出，輸出電流在一個周期內(nèi)有部分時間為0的狀況，稱為電流斷續(xù)。當(dāng)觸發(fā)角030o時，觸發(fā)脈沖到來，晶閘管承受負(fù)電壓，不行能導(dǎo)通。為了使晶閘管靠譜導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)t=時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖依舊存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推延了。但是當(dāng)150o180o時，觸發(fā)脈沖到來，晶閘管承受負(fù)電壓，依舊不行能導(dǎo)通，即晶閘管在150ot180o段內(nèi)截止。當(dāng)負(fù)載為直流電動機(jī)時，假如出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機(jī)的機(jī)械特征將很軟。一般在主電路的直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器，用來簡紹電流的脈動和延長晶閘管導(dǎo)通的時間。19六、設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過單相雙半波整流電路的