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(fù)載)11.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理12.建模23仿真結(jié)果與分析44小結(jié)6（二）單相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)載)71.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理72.建模83仿真結(jié)果與分析104.小結(jié)13（三）單相橋式全控整流電路(反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載)131.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理132.建模143仿真結(jié)果與分析164小結(jié)18單相橋式全控整流電路仿真建模分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、不同負(fù)載時(shí)，單相全控橋整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析。2、在仿真軟件Matlab中進(jìn)行單相可控整流電路的建模與仿真，并分析其波形。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）單相橋式全控整流電路(純電阻負(fù)載

2、)1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu) 單相橋式全控整流電路（純電阻負(fù)載）的電路原理圖(截圖)1.2 工作原理用四個(gè)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(gè)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(gè)晶閘管都不通。假設(shè)四個(gè)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(shí)刻：觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通。電流沿aVT1RVT4bTr的二次繞組a流通，負(fù)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(shí)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(guān)斷狀態(tài)，則uT2.3=1/2 u2。晶閘管VT1、VT4直導(dǎo)通到t=為止，此時(shí)因電源電壓過零，晶閘管陽極電流下降為零而關(guān)斷。（3）在u2負(fù)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(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。（4）在u2負(fù)半波的t=+時(shí)刻：觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導(dǎo)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(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向加到晶閘管VT1、VT4上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到t

4、=2為止，此時(shí)電源電壓再次過零，晶閘管陽極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管VT1、VT4和VT2、VT3在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷周期性交替導(dǎo)通、關(guān)斷。 1.3基本數(shù)量關(guān)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(gè)Model，命名為dianlu4，同時(shí)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(fù)載）的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置a.交流電源參數(shù)b.同步脈沖信號(hào)發(fā)生器參 Pulse Generator 的參數(shù) Pulse Generator 1 的參數(shù)c.示波器參數(shù)示波器五個(gè)通道信號(hào)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(fù)載電流Id；負(fù)載

5、兩端的電壓Ud。d.電阻R=1歐姆3仿真結(jié)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(jié)果（純電阻負(fù)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(jié)果（純電阻負(fù)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(jié)果（純電阻負(fù)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(jié)果（純電阻負(fù)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(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上有輸出電壓和電流。在t=時(shí)刻，U2=0，電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。在電源電壓負(fù)半波(2)區(qū)間，晶閘管VT1和VT4承受反向電壓而處于關(guān)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(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上有輸出電壓和電流。4小結(jié)在單項(xiàng)全控橋式整流電路電阻性負(fù)載電路中（圖4-1），要注意四個(gè)晶閘管1，4和晶閘管2，3的導(dǎo)通時(shí)間相差半個(gè)周期。脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置公式：（1/50）*（/360）。在這次的電路建模、仿真

7、與分析中，我對(duì)電路的建模仿真軟件熟練了很多，對(duì)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(fù)載電流的變化。（二）單相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)載)1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu) 單相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)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(guān)斷狀態(tài)。假設(shè)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(dǎo)通。（2）在u2正半波的t=時(shí)刻及以后：在t=處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組a流通，此時(shí)負(fù)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(guān)斷狀態(tài)。（3）在u2負(fù)半波的（+）區(qū)間：當(dāng)t=時(shí)，電源電壓自然過零，感應(yīng)電勢(shì)使晶閘管VT1、VT4繼續(xù)導(dǎo)通。在電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。（4）在u2負(fù)半波的t=+時(shí)刻及以后：在t=+處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其導(dǎo)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(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓 （ud=-u2）和電流。此時(shí)電源電壓反向加到VT1、VT4上，使其承受反壓而變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)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(fù)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(shí)，晶閘管導(dǎo)通角，導(dǎo)通角與控制角無關(guān)。1.3基本數(shù)量關(guān)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(gè)Model，命名為dianlu5，同時(shí)模型建立如下圖所示單相橋式全控整流電路(阻-感性負(fù)載)的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置 a.交流電源參數(shù)b.同步脈沖信號(hào)發(fā)生器參數(shù)Pulse Generator 的參數(shù)Pulse Generator1 的參數(shù) c.電阻電感參數(shù)d.示波器參數(shù)示波器五個(gè)通道信號(hào)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(fù)載電流Id；負(fù)載兩端的電壓Ud。3仿真結(jié)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(jié)果（阻-感性負(fù)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(jié)果（阻-感性負(fù)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(jié)果（阻-感性負(fù)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(jié)果（阻-感性負(fù)

11、載）(截圖)4.小結(jié)由于電感的作用，輸出電壓出現(xiàn)負(fù)波形；當(dāng)電感無限大時(shí)，控制角在090°之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角=，導(dǎo)通角與控制角無關(guān)。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(shí)的仿真波形，此時(shí)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(dòng)勢(shì)負(fù)載)1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu) 單相橋式全控整流電路（反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載）的電路原理圖(截圖)1.2 工作原理當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)值ud小于反電勢(shì)E 時(shí)，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud=u2，晶閘管關(guān)斷時(shí)，ud=E。與電阻負(fù)載相

12、比晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，稱作停止導(dǎo)電角。 若 <時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，即=。2.建模在MATLAB新建一個(gè)Model，命名為dianlu6，同時(shí)模型建立如下圖所示：圖17 單相橋式全控整流電路(反電動(dòng)勢(shì))的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置a.交流電源參數(shù)b.同步脈沖信號(hào)發(fā)生器參數(shù)Pulse Generator 的參數(shù)Pulse Generator1 的參數(shù)c.電阻、反電動(dòng)勢(shì)參數(shù)電阻參數(shù) 反電動(dòng)勢(shì)參數(shù)d.示波器參數(shù)示波器五個(gè)通道信號(hào)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(fù)載電流Id；負(fù)載兩端的電壓Ud;通過晶閘管VT2.VT3電流電壓。3仿真結(jié)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(jié)果（反電動(dòng)勢(shì)負(fù)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(jié)果（反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載）(截圖)c. 觸發(fā)角=60°，MATL