單相半波可控整流電路報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：應(yīng)電091組號(hào)：第1組組員：何俊敏王曉龍 邵建敏陳大靠 蔡澤軍2011年9月17日專心-專注-專業(yè)目錄一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?） 不同負(fù)載時(shí)，單相可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系。2） 在仿真軟件Matlab中順利實(shí)現(xiàn)單相半波可控電路的仿真實(shí)驗(yàn)，并查看其波形是否正確。二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）電阻性負(fù)載的特點(diǎn)是電壓與電流成正比，波形同相位，電流可以突變。另外，在分析電路工作原理前，首先假設(shè)：開(kāi)關(guān)元件是理想的，即開(kāi)關(guān)元件（晶閘管）導(dǎo)通時(shí)，通態(tài)壓減為零，關(guān)斷時(shí)電阻為無(wú)窮大；變壓器是理想的，即變壓器漏抗為零，繞

2、組的電阻為零，勵(lì)電流為零。1.1單相半波可控整流電路電路特點(diǎn)（電阻性負(fù)載）1）變壓器Tr起變換電壓和隔離的作用。2）在電源電壓正半波，晶閘管承受正向電壓，在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓u2。在t=時(shí)刻，電源電壓過(guò)零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。3）在電源電壓負(fù)半波，uAK0，晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒(méi)有輸出電壓，直到電源電壓u2的下一周期。直流輸出電壓ud和負(fù)載電流id的波形相位相同。4）通過(guò)改變觸發(fā)角的大小，直流輸出電壓ud的波形發(fā)生變化，負(fù)載上的輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然=180º時(shí)，Ud=0。由

3、于晶閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導(dǎo)通，輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，故稱“半波”整流。1.2單相半波可控整流電路結(jié)構(gòu)（電阻性負(fù)載） 圖1-1 單相半波可控整流電路電路1.3單相半波可控整流電路仿真模型及參數(shù)設(shè)置（電阻性負(fù)載）根據(jù)原理圖用matalb軟件畫出正確的仿真電路圖，如圖1-2 圖1-2單相半波可控整流電路仿真原理圖（電阻性負(fù)載）電源參數(shù)：頻率50hz，電壓100v，如圖1-3圖1-3單相半波可控整流電路電源參數(shù)設(shè)置脈沖參數(shù)：振幅3V，周期0.02，占空比50%，時(shí)相延遲/360*0.02，如圖1-4圖1-4單相半波可控整流電路脈沖參數(shù)設(shè)置1.4單相半波可控整流電路仿真波形（

4、電阻性負(fù)載）設(shè)置觸發(fā)脈沖分別為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°。與其產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖1-5、圖1-6、圖1-7、圖1-8、圖1-9、圖1-10、圖1-11。圖1-5觸發(fā)脈沖=0°圖1-6觸發(fā)脈沖=30°圖1-7.觸發(fā)脈沖=60°圖1-8.觸發(fā)脈沖=90°圖1-9.觸發(fā)脈沖=120°圖1-10.觸發(fā)脈沖=150°圖1-11.觸發(fā)脈沖=180°1.5單相半波可控整流電路小結(jié)（電阻性負(fù)載）1）在電源電壓正半波（0區(qū)間），晶閘管承受

5、正向電壓，脈沖ug在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上有輸出電壓和電流。2）在t=時(shí)刻，u2=0電源電壓自然過(guò)零，晶閘管電流小于維持電壓而關(guān)，負(fù)載電流為零。3）在電源電壓負(fù)半周（2區(qū)間），晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載上沒(méi)有輸出電壓，負(fù)載電流為零。4）直到電源電壓u2的下一個(gè)周期的正半波，脈沖ug在t=2+處又觸發(fā)晶閘管，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓和電流又加載在負(fù)載上，如此不斷重復(fù)。2.單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）單相半波阻-感性負(fù)載整流電路，當(dāng)負(fù)載中感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻時(shí)稱為阻-感性負(fù)載，屬于阻-感性負(fù)載的有電機(jī)的勵(lì)磁線圈和負(fù)載串聯(lián)電抗器等。阻-感性負(fù)載的

6、等效電路可以用一個(gè)電感和電阻的串聯(lián)電路來(lái)表示。2.1電路結(jié)構(gòu)與工作原理單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）電路圖和原理波形圖，如圖2-1所示：圖2-1單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）工作原理：（1）在t=0期間：晶閘管陽(yáng)-陰極間的電壓uAK大于零，此時(shí)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。 （2）在t=時(shí)刻，門極加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，電源電壓u2加到負(fù)載上，輸出電壓ud= u2 。由于電感的存在，負(fù)載電流id只能從零按指數(shù)規(guī)律逐漸上升。 （3）在t=t1 t2期間：輸出電流id 從零增至最大值。在id的增長(zhǎng)過(guò)程中，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)力圖限制電流增大，電源提供的

7、能量一部分供給負(fù)載電阻，一部分為電感的儲(chǔ)能。 （4）在t=t2 t3期間：負(fù)載電流從最大值開(kāi)始下降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持電流不變。（5） 在t=時(shí)，交流電壓u2過(guò)零，由于感應(yīng)電壓的存在，晶閘管陽(yáng)極、陰極間的電壓uAK仍大于零，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)電感儲(chǔ)存的磁能一部分釋放變成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網(wǎng)，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2 反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周，即t=2+時(shí)，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，如此循環(huán)不已。 2.2單相半波可控整流電路仿真模型及參數(shù)設(shè)置（阻-感性負(fù)載）單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）仿真電路圖，如圖2-2所示：圖2-2

8、單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）仿真原理圖電源參數(shù)：頻率50hz，電壓100v，如圖2-3圖2-3.單相半波可控整流電路電源參數(shù)設(shè)置脈沖參數(shù)：振幅3V，周期0.02，占空比50%，時(shí)相延遲/360*0.02，如圖2-4圖2-4.單相半波可控整流電路脈沖參數(shù)設(shè)置2.3單相半波可控整流電路仿真波形（阻-感性負(fù)載）設(shè)置觸發(fā)脈沖分別為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°。與其產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖2-5、圖2-6、圖2-7、圖2-8、圖2-9、圖2-10、圖2-11。當(dāng)延遲角=0°時(shí)，波形圖如圖2

9、-5所示圖2-5 =0°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖當(dāng)延遲角=30°時(shí)，波形圖如圖2-6所示圖2-6 =30°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖當(dāng)延遲角=60°時(shí)，波形圖如圖2-7所示圖2-7 =60°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖當(dāng)延遲角=90°時(shí)，波形圖如圖2-8所示圖2-8 =90°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖當(dāng)延遲角=120°時(shí)，波形圖如圖2-9所示圖2-9 =120°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖當(dāng)延遲角=150°時(shí)，波形圖如

10、圖2-10所示圖2-10 =150°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖當(dāng)延遲角=180°時(shí)，波形圖如圖2-11所示圖2-11 =180°單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）波形圖2.4單相半波可控整流電路小結(jié)（阻-感性負(fù)載）由于在實(shí)際生活中有很多負(fù)載是電感性負(fù)載，如直流電動(dòng)機(jī)的繞組、電磁離合器的線圈、電磁鐵等，它們既含有電阻又含有電感，且電感量較大。由于電磁感應(yīng)作用，當(dāng)通過(guò)電感元件L 的電流發(fā)生變化時(shí)，在電感中產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將使電流的變化總是滯后于外加電壓的變化。因此，可控整流電路帶有電感性負(fù)載時(shí)，其工作情況與電阻性負(fù)載不同。 3. 單相半

11、波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）在電源電壓正半波，電壓u20，晶閘管uAK0。在t=處觸發(fā)晶閘管，使其導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上有輸出電壓和電流，此間續(xù)流二極管VD承受反向陽(yáng)極電壓而關(guān)斷。在電源電壓負(fù)半波，電感感應(yīng)電壓使續(xù)流二極管VD導(dǎo)通續(xù)流，此時(shí)電壓u2 0， u2通過(guò)續(xù)流二極管VD使晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載兩端的輸出電壓為續(xù)流二極管的管壓降，如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)，且id波形近似為一條直線。3.1單相半波可控整流電路波形圖（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）單相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）電路圖和原理波形圖如3-1所示：圖3-1單相半

12、波可控整流電路電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）3.2單相半波可控整流電路仿真模型（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）圖3-2電路原理圖電源參數(shù)：電壓100V頻率50HZ圖3-3電源參數(shù)設(shè)置脈沖參數(shù)：振幅3V，周期0.02，占空比50%，時(shí)相延遲/360*0.02，如圖3-4圖3-4脈沖參數(shù)設(shè)置3.3單相半波可控整流電路仿真波形（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）設(shè)置觸發(fā)脈沖分別為0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°。與其產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖3-5、圖3-6、圖3-7、圖3-8、圖3-9、圖3-10、圖3-11。圖3-5觸發(fā)

13、脈沖=0°圖3-6觸發(fā)脈沖=30°圖3-7觸發(fā)脈沖=60°圖3-8觸發(fā)脈沖=90°圖3-9觸發(fā)脈沖=120°圖3-10觸發(fā)脈沖=150°圖3-10觸發(fā)脈沖=180°3.4單相半波可控整流電路小結(jié)（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）以上分析可看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可起到提高輸出電壓的作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)且近似一條直線，流過(guò)晶閘管的電流波形和流過(guò)續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性負(fù)載相同，為01

14、80º，且有+=180º。單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。但整流電壓脈動(dòng)大，每周期脈動(dòng)一次。變壓器二次側(cè)流過(guò)單方向的電流，存在直流磁化、利用率低的問(wèn)題，為使變壓器不飽和，必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。 三.實(shí)驗(yàn)總結(jié)這學(xué)期我們新接觸的一門課程，接觸的也是以前沒(méi)有接觸過(guò)的，是新事物。這一個(gè)月我們學(xué)習(xí)的是單相半波可控電路，其中又分電阻性負(fù)載，阻-感性負(fù)載，續(xù)流二極管三種情況。這種電路利用二極管的單向?qū)щ娦?，在變壓器副邊電壓U2為正的半個(gè)周期內(nèi)，二極管正向偏置，處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載RL上得到半個(gè)周期的直流脈動(dòng)電壓和電流；而在U2為負(fù)的半個(gè)周期內(nèi)，二極管反向偏置，處于關(guān)斷狀態(tài)，電流基本上等于零。由于二極管的單向?qū)щ娮饔?，將變壓器副邊的交流電壓變換成為負(fù)載 兩端的單向脈動(dòng)電壓，達(dá)到整流目的。這也是我們第一次接觸晶閘管，說(shuō)實(shí)話，前期還是不太明白，但經(jīng)過(guò)這個(gè)月的學(xué)習(xí)漸漸懂了一些