单相桥式半控整流电路仿(阻感,续流二极管,).doc

电力电子技术实验报告实验名称： 单相桥式半控整流电路的仿真与分析 班 级： 自动化091 组 别： 08 成 员： 金华职业技术学院信息工程学院年 月 日I目录一.单相桥式半控整流电路(阻-感性负载)- 1 -1.电路的结构与工作原理- 1 -2.建模- 1 -3.仿真结果与分析- 4 -4.小结- 6 -二.单相桥式半控整流电路(带续流二极管)- 7 -1.电路的结构与工作原理- 7 -2.建模- 8 -3.仿真结果与分析- 10 -4.小结- 13 -三.单相桥式半控整流电路(阻-感性负载)- 13 -1.电路的结构与工作原理- 13 -2.建模- 14 -3.仿真结果与分析- 17-4.小结：- 20 -四.总结：- 20-图索引图 1 单相桥式半控整流电路(阻感性负载)的电路原理图- 1 -图 2 单相桥式半控整流电路(阻感性负载)的MATLAB仿真模型- 2 -图 3 =30单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 4 -图 4 =50单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 5 -图 5 =90单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 5 -图 6 =150单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 6 -图 7 =180单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载). - 6 -图 8 单相桥式半控整流电路(带续流二极管)的电路原理图- 7 -图9 单相桥式半控整流电路(带续流二极管)的MATLAB仿真模型- 9 -图 10 =30单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)- 11 -图 11 =60单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)-11 -图 12 =90单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)- 12 -图 13 =150单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管) . . . . . . . . . . . . . . .- 12 -图 14 =180单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管). . . . . . . . . . . . . . . - 13 -图 15 阻感性负载，整流二极管做续流二极管的电路原理图- 14 -图 16 阻感性负载，整流二极管做续流二极管的MATLAB仿真模型- 15 -图17 =30单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 17 -图 18 =50单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 18 -图 19 =90单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 18-图 20 =150单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)- 19 -图 21 =180单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载). . . . . . . . .- 19-II单相桥式半控整流电路仿真建模分析一、单相桥式半控整流电路(阻感性负载)1.电路的结构与工作原理1.1电路结构图 1 单相桥式半控整流电路(阻感性负载)的电路原理图1.2 工作原理 当正半周时，在wt=时刻，触发晶闸管使其导通，电流从电源正端LR负载向负载供电。过零变负时，因电感L的作用使电流连续，继续导通。但因a点电位低于b点电位，使得电流从转移至，关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是经和续流。此阶段忽略器件的通态压降，则=0，不像全控那样出现为负的情况。在负半周wt=+时刻，触发使其导通，则承受反压而关断，经LR端向负载供电。过零变正时，导通，关断。和续流，又为0此后重复此过程。2.建模在MATLAB新建一个Model，命名为，同时模bankong1, 同时模型建立如下图所示：图 2 单相桥式半控整流电路(阻感性负载)的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30，50，90，150，180因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周琴应相差180。a.交流电源参数b.同步脉冲信号发生器参数 c.负载上的参数设置d.示波器参数示波器五个通道信号从上到下依次是：1.通过晶闸管电流；2.晶闸管电压；3.通过晶闸管电流；4.晶闸管电压；5.通过负载电流Id；6.负载两端的电压Ud。7.输入电流：8.二极管两端的电流；9.二极管两端电流。3 仿真结果与分析a. 触发角=30，MATLAB仿真波形如下：图 3 =30单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)b. 触发角=50，MATLAB仿真波形如下图 4 =50单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)c. 触发角=90，MATLAB仿真波形如下图 5 =90单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)d. 触发角=150，MATLAB仿真波形如下图 6 =150单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)e. 触发角=180，MATLAB仿真波形如下图 7 =180单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)4小结由以上可知晶闸管在触发时刻换电流，二极管则在电源过零时刻换流。流过晶闸管和二极管的电流都是宽度为180的方波且与控制角无关，变压器的二次侧电流为正负对称的交变方波。尽管电路具有自续流的能力，但在实际运行时，当突然把控制角a增大到180或突然切断触发电路时，会发生导通的晶闸管一直导通而两个二极管轮流导通的失控现象。实用中还需要加续流二极管，以避免可能发生的失控现象。二、单相桥式半控整流电路（带续流二极管）1.电路的结构与工作原理1.1电路结构图8 半控整流电路感性负载加续流二极管原理图1.2 工作原理当正半周时，在wt=时刻，触发晶闸管使其导通，电流从电源正端LR负载向负载供电。过零变负时，负载电流经续流二极管，使桥路直流输出只有1V左右的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流以下，使晶闸管关断，不会出现失控现象。在负半周wt=+时刻，触发使其导通，则承受反压而关断，经LR端向负载供电。过零变正时，负载电流经续流二极管，使桥路直流输出只有1V左右的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流以下，使晶闸管关断，重复以上过程。1.3基本数量关系a.直流输出电压平均值b.流经晶闸管和整流管的平均电流c.经晶闸管和整流管的电流有效值d.流经续流二极管的平均电流e. 流经续流二极管的电流有效值2.建模在MATLAB新建一个Model，命名为bangkong2，同时模型建立如下图所示：图 9 单相桥式半控整流电路加续流二极管的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30，60，90，150，180因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周琴应相差180。a.交流电源参数b.同步脉冲信号发生器参数c.负载电阻的参数d.示波器参数示波器五个通道信号从上到下依次是：1.通过晶闸管电流；2.晶闸管电压；3.通过晶闸管电流；4.晶闸管电压；5 .负载两端的电压；6.通过负载电流Id。7.输入电流：8.二极管两端的电流；9.二极管两端电流。3 仿真结果与分析a. 触发角=30，MATLAB仿真波形如下图 10 =30单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)b. 触发角=60，MATLAB仿真波形如下图 11 =60单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)c. 触发角=90，MATLAB仿真波形如下图 12 =90单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)d. 触发角=150，MATLAB仿真波形如下图 13 =150单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)e. 触发角=180，MATLAB仿真波形如下图 14 =180单相桥式半控整流电路仿真结果(带续流二极管)4小结在单项桥式半控整流电路感性负载加续流二极管电路中，电感的作用是起到“阻碍”的作用，当输入电流增大时，电感就会阻碍电流的增大，当输入电流减小时，电感就会阻碍电流的减小，续流二极管在这里的作用是当输入电流减小到一定程度时，因为电感的作用会继续产生一个回路电流，这个回路是从电感电阻续流二极管电感。这样就使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流一下，使晶闸管关断，这样就不会出现失控现象了。三、单相桥式半控整流电路(阻感性负载)1.电路的结构与工作原理1.1电路结构图15 阻感性负载，整流二极管做续流二极管的电路原理图1.2 工作原理当正半周时，在wt=时刻，触发晶闸管使其导通，电流从电源正端LR负载向负载供电。过零变负时，因电感L的作用使电流连续，L产生的感应电动势使受正向电压而导通电流从LR形成回路，这样经过和续流。此阶段忽略器件的通态压降，则=0，不像全控那样出现为负的情况。在负半周wt=+时刻，触发使其导通，则承受反压而关断，经LR端向负载供电。过零变正时，因电感L的作用使电流连续，L产生的感应电动势使受正向电压而导通电流从LR形成回路，这样经过和续流。此阶段忽略器件的通态压降，又为0此后重复此过程。2.建模在MATLAB新建一个Model，命名为，同时模bankong3, 同时模型建立如下图所示：图16 阻感性负载，整流二极管做续流二极管的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30，50，90，150，180因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周琴应相差180。a. 交流电源参数b. 同步脉冲信号发生器参数c.阻感性负载参数d.示波器参数示波器五个通道信号从上到下依次是：1.通过晶闸管电流；2.晶闸管电压；3.通过晶闸管电流；4.晶闸管电压；5 .通过负载电流Id；6.输入电流 7.负载两端的电压8.二极管两端的电流3 仿真结果与分析a. 触发角=30，MATLAB仿真波形如下：图 17 =30单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)b.触发角=50，MATLAB仿真波形如下：图 18 =50单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载)c. 触发角=90，MATLAB仿真波形如下：图 19 =90单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载) d. 触发角=150，MATLAB仿真波形如下图 20 =150单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载) e. 触发角=180，MATLAB仿真波形如下图 21 =180单相桥式半控整流电路仿真结果(阻感性负载) 4小结由此电路可以知道，我们不用再接一个续流二极管来续流，而是由VD3和VD4来续流，因此即使不接续流二极管，电路也不会出现失控现象。但这种电路的二极管既要参与整流又要参与续流，其负担增加。此时两个晶闸管阴极电位不同，VT1和VT2触发电路要隔离。当此电路中接大电感负载时，流过晶闸管原件的平均电流与原件的导通角成正比。当导通角为120时流过续流二极管和晶闸管的平均电流相等，当小于120时，流过续流二极管的平均电流比流过晶闸管的电流大，导通角越小，前者大得越多。因此续流二极管的容量必须考虑在续流二极管中实际流过的电流的大小，有时可以与晶闸管的额定电流相同，有时应该选得比晶闸管额定电流大一倍的元件。四总结在单项桥式半控整流电路（阻感性负载）中晶闸管在触发时刻换电流，二极管则在电源过零时刻换流。流过晶闸管和二极管的电流都是宽度为180的方波且与控制角无关，变压器的二次侧电流为正负对称的交变方波。尽管电路具有自续流的能力，但在实际运行时，当突然把控制角a增大到180或突然切断触发电路时，会发生导通的晶闸管一直导通而两个二极管轮流导通的失控现象。实用中还需要加续流二极管，以避免可能发生的失控现象。 在单项桥式半控整流电路接上续流二极管后，当电源电压降到零时，负载电流经续流二极管续流，使桥路直流输出端只有1V左右的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流一下，使晶闸管关断，这样就不会出现失控现象了。 为了避免不出现失控现象，还可以用VD3和VD4来续流，