單相橋式全控整流電路Matlab仿真(完美)

1、目錄兀天扁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33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)12（三）單相橋式全控整流電路（反電動勢負(fù)載）131 .電路的結(jié)構(gòu)與工作原理122 .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-、實(shí)驗?zāi)康?、不同負(fù)載時，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，并分析其波實(shí)驗內(nèi)容（一）單相橋式全控

2、整流電路（純電阻負(fù)載）1 .電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1 電路結(jié)構(gòu)d U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 工作原理用四個晶閘管，兩只品閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成共陽極，每一只晶 閘管是一個橋臂。（1）在u2正半波的（0a ）區(qū)間：晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖。四個晶閘管都不通。假設(shè)四個 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=a時刻：觸發(fā)晶閘管 VT1、VT4使其導(dǎo)通。電流沿 cVT1-R-VT4-b-Tr的二次 繞組一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=0o 此

3、時電源電壓反向施加到晶閘管 VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)， 則uT2.3=1/2 u20晶閘管VT1、VT4一直導(dǎo)通到cot=Tt為止，此時因電源電壓過零， 晶閘管陽極電流下降為零而關(guān)斷。（3）在u2負(fù)半波的（兀兀十 口）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)。止匕 時，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。（4）在u2負(fù)半波的t=兀+ a時亥1J:觸發(fā)晶閘管 VT2、VT3,元件導(dǎo)通，電流沿 b-VT3-R-VT2-a-Tr的二 次繞組一 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

4、相位相同。此時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cot=2 冗為止，此時電源電壓再次過零，晶閘管陽極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管VT1、 VT4和VT2、VT3在對應(yīng)時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1- '一 2U2 sin td( t)= 0.9U21 cos -2.2U 2 1 cos-二 2JI Ctb.輸出電流平均值UdId2 .建模在MATLAB新建一個Model,命名為dianlu4,同時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MATLA防真模型

5、2.1 模型參數(shù)設(shè)置a.交流電源參數(shù)b.同步脈沖信號發(fā)生器參Pulse Generator 的參數(shù)OKPulse Generator 1 的參數(shù)era；二上口總 (tj : Use 5.£±LLilation t二力2Tc.示波器參數(shù)示波器五個通道信號依次是：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)載兩端的電壓Udod.電阻R=1歐姆3仿真結(jié)果與分析a.觸發(fā)角a =0 ° , MATLAB仿真波形如下：OOOO OOO 321200 0-300-4005000-50040030000.010.IJ20.030.040.050.060

6、.07400200o.oe圖3 a=0。單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果（純電阻負(fù)載）（截圖）Tinne offset- Db.觸發(fā)角a =30 ° , MATLAB仿真波形如下:a =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a =60 ° , MATLAB仿真波形如下:O5o O 4 2O 5O 口口 2-2-4QO0 321irrie arrset Oa =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a =90 ° , MATLAB仿真波形如下：OOOOD OD o O 40OOO 321a =90。單相橋式全控整流

7、電路仿真結(jié)果（純電阻負(fù)載）（截圖）在電源電壓正半波（0九）區(qū)間，晶閘管承受正向電壓，脈沖UG在wt=處觸 發(fā)品閘管VT1和VT4,晶I、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=冗時刻，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（冗2）區(qū)間，品閘管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cot=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）,要注意四個晶閘管1,4和品閘管

8、2, 3的導(dǎo)通時間相差半個周期。脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置公式：（1/50） * （ a /360 ）。在這次的電路建模、仿真與分析中，我對電路的建模仿真軟件熟練了很多， 對電路的了解與分析也加深了很多，比如品閘管壓降的變化，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)Id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（0a ）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 0a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

9、t = a時刻及以后：在t = a處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4 使其導(dǎo)通，電流沿a-VT L- RH VT-b-Tr的二次繞組一 a流通，此時負(fù)載上 有輸出電壓（ud=u2）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（冗冗十口）區(qū)間：當(dāng)cot =冗時，電源電壓自然過零， 感應(yīng)電勢使晶閘管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cot = Tt+a時刻及以后：在t = Tt+a處觸發(fā)晶閘管VT2、 VT3使其導(dǎo)通，電流沿 b-VT"L-R

10、- VT2a-Tr的二次繞組一 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cot =2冗+a處再次觸發(fā)晶閘管VT1、VT4為止。從波形可以看出a >900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0900。控制角a在0900之間變化時，晶閘管導(dǎo)通角8三九，導(dǎo)通角8與 控制角a無關(guān)。1.3基本數(shù)量關(guān)系a.直流輸出電壓平均值Ud1、2U 2 sin td( t) = 2 2U 2 cos：Ji a=0.9U2 cos：b.輸出

11、電流平均值2.建模在MATLAB新建一個Model,命名為dianlu5,同時模型建立如下圖所示AC ValEage S*mrDePuliAGeerstwMLDe La lied Tnyrieia«led Th/fislsrlSenes 爬LC E raValLaae hreasureineHiPulseOjereraEofl單相橋式全控整流電路（阻-感性負(fù)載）的MATLA防真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置a.交流電源參數(shù)b.同步脈沖信號發(fā)生器參數(shù)Pulse Generator 的參數(shù)Pulse Generatorl 的參數(shù)ParametersPulse type: Time basedvT

12、ime (t): Use simulation time7Amplitude:|3Period (secs):口口 2Pulse Width/ of period): 1 6Rhase de fay (secs):lO.OI +(0.01/780)*30回 Interpret vector parameters as 1-DC.電阻電感參數(shù)d.示波器參數(shù)示波器五個通道信號依次是：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)載兩端的電壓Ud。3仿真結(jié)果與分析a.觸發(fā)角a =0 ° , MATLAB仿真波形如下:1a=0。單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果（阻-感性

13、負(fù)載）（截圖）b.觸發(fā)角a =30 ° , MATLAB仿真波形如下:a =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a =60 ° , MATLAB仿真波形如下：a =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a=90° , MATLAB仿真波形如下:irne offset; Qa =90。單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果（阻-感性負(fù)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，控制角口在090° 之間變化時，晶閘管導(dǎo)通角8=冗，導(dǎo)通角8與控制角a無關(guān)。輸出電流近似乎直, 流過晶

14、閘管和變壓器副邊的電流為矩形波。 a =120。時的仿真波形，此時的電感 為有限值，品閘管均不通期間，承受二分之一的電源電壓。（三）單相橋式全控整流電路 （反電動勢負(fù)載）1 .電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1 電路結(jié)構(gòu)Id.VT1 7 VT3單相橋式全控整流電路（反電動勢負(fù)載）的電路原理圖（截圖）1.2 工作原理當(dāng)整流電壓的瞬時值ud小于反電勢E時，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使得 品閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時，ud=u2,晶閘管關(guān)斷時，ud=E與電阻負(fù)載相 比品閘管提前了電角度6停止導(dǎo)電，6稱作停止導(dǎo)電角。E、=arcsin皿若a < 6時，觸發(fā)脈沖到來時，品閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使

15、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)品閘管開始承受正電壓時， 觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，即 一。2 .建模在MATLAB新建一個Model,命名為dianlu6,同時模型建立如下圖所示：圖17單相橋式全控整流電路（反電動勢）的MATLA的真模型2.1 模型參數(shù)設(shè)置a.交流電源參數(shù)OKb.同步脈沖信號發(fā)生器參數(shù)Pulse Generator 的參數(shù)ParametersPulse lypeTime bsedy1bTime (1J: Use simulatjon timeyAmplitude: ：3Penod (secs):02Pulse Width of perio

16、d): 10Phase delay (secs):7b-01/1 80)*30回 Interpret vector parometers eis 1 -DPulse Generatorl 的參數(shù)ParametersPulse type: iTime basedyTime Use simulation timeyAmplitude:1Period (secs):：£.O2Pulse Width(of period): 1 0Phase delay (secs): 0 01+(0 01/100)*30回 Interpret vector parameters as 1 -Dc.電阻、反電動勢參數(shù)電阻參數(shù)反電動勢參數(shù)d.示波器參數(shù)示波器五個通道信號依次是：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;(6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a =0 ° , MATLAB仿真波形如下a=00單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果（反電動勢負(fù)載）（截圖）b.觸發(fā)角a =30° , MATLAB仿真波形如下：5000500 0 頸口 0i 0.010.02003 0LD4 0.050.060.070.080.090.1a =300單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果（反電動