整流電路MATLAB仿真實驗

1、實用標(biāo)準(zhǔn)整流電路仿真實驗實驗一：單相橋式全控整流電路的MATLAB!實驗內(nèi)容文案大全掌握單相橋式全控整流電路的工作原理； 熟悉仿真電路的接線、器件及其參 數(shù)設(shè)置；明確對觸發(fā)脈沖的要求；觀察在電阻負載、阻感負載和反電動勢阻感負 載情況下，控制角a取不同值時電路的輸出電壓和電流的波形。實驗原理1 .電阻性負載工作原理在單相橋式全控整流電路中，閘管 V不和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組 成另一對橋臂。 在U2正半周（即a點電位高于b點電位），若4個品閘管均不 導(dǎo)通，id=0,也=0, VTi、VT4串聯(lián)承受電壓U20在觸發(fā)角口處給VT和VT4加觸發(fā) 脈沖，VT1和VT4即導(dǎo)通，電流從電源a端經(jīng)

2、VT、R VT4流回電源b端。當(dāng)U2過 零時，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零， VT1和VT4關(guān)斷。在U2負半周，仍在觸發(fā)角口處觸發(fā)VT和VT3導(dǎo)通，電流從電源b端流出， 經(jīng)VT3、R VT2流回電源a端。至U U2過零時，電流又降為零，VT2和VT3關(guān)斷。整 流電路圖如圖1-1所示。圖1-1單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的電路2 .阻感性負載工作原理電路如圖1-2所示，在U2正半周期觸發(fā)角a處給晶閘管VT1和VT4加觸發(fā)脈 沖使其開通，昂=山。負載電感很大，i d不能突變且波形近似為一條水平線。U2過 零變負時，由于電感的作用晶閘管 VT1和VT4中仍流過電流id,并不關(guān)斷。* +a時亥ij,觸

3、發(fā)VT2和VT3導(dǎo)通，U2通過VT2和VT3分別向VT和VT4施加 反壓使VT和VT4關(guān)斷，流過VT和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到 VT2和VT3上，此過程稱 為換相，亦稱換流。圖1-2單相橋式全控整流電路帶阻感負載時的電路3 .反電動勢阻感負載工作原理當(dāng)負載為蓄電池、直流電動機的電樞等時，負載可看成一個直流電壓源，對于整流電路，它們就是反電動勢負載。|U2|>E時，才有晶閘管承受正電壓，有 導(dǎo)通的可能。晶閘管導(dǎo)通之后， 山=小，id=（Ud-E）/R ,直至|U2|二E, id即降至0 使得品閘管關(guān)斷，此后。=巳與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度每停止導(dǎo) 電，6稱為停止導(dǎo)電角。當(dāng)a<

4、6時，觸發(fā)脈沖到來時，品閘管承受負電壓，不可 能導(dǎo)通。整流電路圖如圖1-3所示。三、實驗步驟T圖1-3單相橋式全控整流電路帶反電動勢阻感負載時的電路1 .搭建實驗電路圖根據(jù)實驗原理圖，在 MATLAB/SIMULINK件中，電力電子模塊庫建立相應(yīng) 的仿真模型，如圖1-4、圖1-5、圖1-6所示。1）電阻性負載電路FS2圖1-4單相橋式全控整流電路帶電阻負載時的仿真模型2）阻感性負載電路Canftinuous3_ ipcuerguiAC LOO'VTtryrabM cureiP1<Tfrrrslpr Yg事?H.1iThyrsliw 丁 sitagt，R32圖1-5單相橋式全控整流

5、電路帶阻感負載時的仿真模型3）反電動勢阻感負載電路, Thyufcw curnnt* fTh/nttof 甘口ta的制|ontinuMj，|WerguiWhHfiW SuHWIP圖1-6單相橋式全控整流電路帶反電動勢阻感負載時的仿真模型2 .參數(shù)設(shè)置交流電源 U2:峰值(peak amplitude, V ) = 100V 頻率(Frequency, Hz ) =50脈沖發(fā)生器 1(ug1):振幅(Amplitude) =1.1周期(period, s ) = 0.02脈沖寬度(pulse width, % of period ) = 0.001滯后相位(phase delay, s ) =0

6、.003333滯后相位=a /360 x 0.02 ( a為觸發(fā)角,單位為角度)脈沖發(fā)生器 2(ug2)：振幅(Amplitude) =1.1周期(period, s ) = 0.02脈沖寬度(pulse width, % of period ) = 0.001滯后相位(phase delay, s ) =0.013333 ( a =60?)滯后相位=0.01+ a /360 x 0.02 ( a為觸發(fā)角,單位為角度)晶閘管 VT、VR VT3和 VT4 :內(nèi)部電阻(Resistance Ron , Ohms =0.001電感經(jīng)度(Inductance Lon , H) =0正向電壓(Forw

7、ard voltage Vf , V) =0.8阻尼器電阻(Snubber resistance Rs , Ohms =100吸收電容(Snubber capacitance Cs , F) =4.7e-6負載中的RLC串連之路 R 電阻值(resistance,ohms ) =2=10e-3=infL：電感量(inductance,HC：電容量(capacitance,F負載中的反電勢E：幅值(amplitude, V ) =503 .波形調(diào)試在a =0?、30?、60?、90?、120?時記錄示波器給出的波形，將不同控 制角時得到的Ud、Id、Um、Im、Ut3、Ivt3與理論波形相比較，

8、進行分析。四、仿真結(jié)果1.電阻性負載電路仿真結(jié)果1) a =30°時仿真波形圖1-7單相橋式全控整流電路電阻負載時a=30°的波形2) a =60°時仿真波形實用標(biāo)準(zhǔn)圖1-8單相橋式全控整流電路電阻負載時a =60°的波形3) a =90°時仿真波形圖1-10單相橋式全控整流電路電阻負載時a=120°的波形2.阻感性負載電路仿真結(jié)果1)圖1-11單相橋式全控整流電路阻感負載時a=30。的波形實用標(biāo)準(zhǔn)圖1-12單相橋式全控整流電路阻感負載時a=60。的波形3) a =90°時仿真波形3.反電動勢阻感負載電路仿真結(jié)果1) a =

9、00時仿真波形p出H文案大全圖1-14單相橋式全控整流電路反電動勢阻感負載時a=0°的波形2) a =603) a =90圖1-16單相橋式全控整流電路反電動勢阻感負載時a =90°的波形實驗二：三相半波可控整流電路的MATLAB!一、實驗內(nèi)容掌握三相半波可控整流電路的工作原理；熟悉仿真電路的接線、器件及其 參數(shù)設(shè)置；明確對觸發(fā)脈沖的要求；觀察在電阻負載和阻感負載情況下， 控制角 口取不同值時電路的輸出電壓、電流以及晶閘管的電流電壓波形。實驗原理1 .電阻性負載工作原理三相半波可控整流電路如圖2-1所示。為得到零線，變壓器二次側(cè)必須接成 星形，而一次側(cè)接成三角形，避免3次諧

10、波流入電網(wǎng)。三個晶閘管按共陰極接法 連接，這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線方便。圖2-1三相半波可控整流電路電阻負載時的電路假設(shè)將品閘管換作二極管，三個二極管對應(yīng)的相電壓中哪一個的值最大，則該相所對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即 為該相的相電壓。在一個周期中，器件工作情況如下：在6tL8t 2期間，a相電壓最高，VD導(dǎo)通，Ud=Ua；在切t2ot3期間，b相電壓最高，VD導(dǎo)通，Ud=Ub； 在加3函4期間，c相電壓最高，VD導(dǎo)通，Ud=Uc。此后，在下一周期相當(dāng)于 8ti 的位置即切14時刻，VD又導(dǎo)通，重復(fù)前一周期的工作情況。一周期中 VD、VD、 VD3輪流導(dǎo)

11、通，每管各導(dǎo)通120。，Ud波形為三個相電壓在正半周期的包絡(luò)線。2 .阻感性負載工作原理若負載為阻感負載，且L值很大，電路如圖2-2所示。整流電流id的波形 基本是平直的，流過晶閘管的電流接近矩形波。30口時，整流電壓波形與電阻負載時相同，因為兩種負載情況下，負載 電流均連續(xù)。330口時，當(dāng)U2過零時，由于電感的存在，阻止電流下降，因而 VT繼續(xù)導(dǎo) 通，直到下一相晶閘管 VT2的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，由 VT2導(dǎo)通向負載供 電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷。若口增大，Ud波形中負的部分將增多，至a=90" 時，Ud波形中正負面積相等，Ud的平均值為零。圖2-2三相半波可控整流電路

12、阻感負載時的電路三、實驗步驟1 .搭建實驗電路圖根據(jù)實驗原理圖，在 MATLAB/SIMULINK件中，電力電子模塊 庫建立相應(yīng)的仿真模型如圖2-3、圖2-4所示。1）電阻性負載電路圖4 *Conti riuouspduvergiji圖2-3三相半波可控整流電路帶電阻負載時的仿真模型2）阻感性負載電路圖2 .參數(shù)設(shè)置交流電源 U2:峰值(peak amplitude, V ) = 100頻率(Frequency, Hz ) =50A (Phase ,deg ) =0B (Phase ,deg ) =-120C (Phase,deg ) =120脈沖發(fā)生器：振幅(Amplitude ) =1.1

13、周期(period, s ) = 0.02脈沖寬度(pulse width, % of period ) =51(ug1):滯后相位(phase delay, s )=(民 +30) /360 X0.022(u0 :滯后相位(phase delay, s )=(民 +150) /360 X0.023(ug3):滯后相位(phase delay, s ) = ( a +270) /360 X0.02 晶閘管 VT、V6 VT3 :內(nèi)部電阻(Resistance Ron , Ohms =0.001 電感經(jīng)度(Inductance Lon , H) =0 正向電壓(Forward voltage V

14、f , V =0.8阻尼器電阻(Snubber resistance Rs , Ohms =500吸收電容(Snubber capacitance Cs , F) =250e-9 負載中的RLC串連之路 R 電阻值(resistance,ohms ) =10L：電感量(inductance,H ) =10e-33 .波形調(diào)試在a =0?、30?、60?、90?時記錄示波器給出的波形，將不同控制角時得 到的U2、U、I d、Ut1、I vt1與理論波形相比較，進行分析。四、仿真結(jié)果1.電阻性負載1) a =00時仿真波形圖2-5三相半波可控整流電路電阻負載時a=0°的波形2)圖2-6三相半波可控整流電路電阻負載時a=60°的波形3)a =90°時仿真波形圖2-7三相半波可控整流電路電阻負載時a=90°的波形當(dāng)控制角a為零時輸出電壓最大，隨著控制角增大，整流輸出電壓減小，到a =150°時，輸出電壓為零。所以此電路的移相范圍是0°150°