单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

1 目录 完美篇 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 1 一 单相桥式全控整流电路 纯电阻负载 1 1 电路的结构与工作原理 1 2 建模 2 3 仿真结果与分析 4 4 小结 6 二 单相桥式全控整流电路 阻 感性负载 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 单相桥式全控整流电路 反电动势负载 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 16 4 小结 18 单相桥式全控整流电路仿真建模分析单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一 实验目的一 实验目的 1 不同负载时 单相全控桥整流电路的结构 工作原理 波形分析 2 在仿真软件 Matlab 中进行单相可控整流电路的建模与仿真 并分析其波 形 二 实验内容二 实验内容 2 一 单相桥式全控整流电路 一 单相桥式全控整流电路 纯电阻负载纯电阻负载 1 电路的结构与工作原理 1 1 电路结构电路结构 U1U2 Ud Id T VT3VT1 VT2 VT4 a b R 单相桥式全控整流电路 纯电阻负载 的电路原理图 截图 1 2 工作原理工作原理 用四个晶闸管 两只晶闸管接成共阴极 两只晶闸管接成共阳极 每一只晶 闸管是一个桥臂 1 在 u2 正半波的 0 区间 晶闸管 VT1 VT4 承受正压 但无触发脉冲 四个晶闸管都不通 假设四个 晶闸管的漏电阻相等 则 uT1 4 uT2 3 1 2 u2 2 在 u2 正半波的 t 时刻 触发晶闸管 VT1 VT4 使其导通 电流沿 a VT1 R VT4 b Tr 的二次 绕组 a 流通 负载上有电压 ud u2 和电流输出 两者波形相位相同且 uT1 4 0 此时电源电压反向施加到晶闸管 VT2 VT3 上 使其承受反压而处于 关断状态 则 uT2 3 1 2 u2 晶闸管 VT1 VT4 直导通到 t 为止 此时因 电源电压过零 晶闸管阳极电流下降为零而关断 3 在 u2 负半波的 区间 晶闸管 VT2 VT3 承受正压 因无触发脉冲 VT2 VT3 处于关断状态 此 时 uT2 3 uT1 4 1 2 u2 4 在 u2 负半波的 t 时刻 触发晶闸管 VT2 VT3 元件导通 电流沿 b VT3 R VT2 a Tr 的二 次绕组 b 流通 电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上 负载上有输出 电压 ud u2 和电流 且波形相位相同 此时电源电压反向加到晶闸管 VT1 VT4 上 使其承受反压而处于关断状态 晶闸管 VT2 VT3 一直要导通到 t 2 为止 此时电源电压再次过零 晶闸管阳极电流也下降为零而关断 晶 3 闸管 VT1 VT4 和 VT2 VT3 在对应时刻不断周期性交替导通 关断 1 3 基本数量关系基本数量关系 a 直流输出电压平均值 2 cos1 9 0 2 cos122 sin2 1 2 2 2 U U tdtUUd b 输出电流平均值 2 cos1 9 0 2 R U R U I d d 2 建模 在 MATLAB 新建一个 Model 命名为 dianlu4 同时模型建立如下图所示 图 2 单相桥式全控整流电路 纯电阻负载 的 MATLAB 仿真模型 2 1 模型参数设置模型参数设置 a 交流电源参数 4 b 同步脉冲信号发生器参 Pulse Generator 的参数 Pulse Generator 1 的参数 5 c 示波器参数 示波器五个通道信号依次是 通过晶闸管电流 Ial 晶闸管电压 Ual 电源电流 i2 通过负载电流 Id 负载两端的电压 Ud d 电阻 R 1 欧姆 3 仿真结果与分析 a 触发角 0 MATLAB 仿真波形如下 图 3 0 单相桥式全控整流电路仿真结果 纯电阻负载 截图 b 触发角 30 MATLAB 仿真波形如下 6 30 单相桥式全控整流电流仿真结果 纯电阻负载 截图 c 触发角 60 MATLAB 仿真波形如下 60 单相桥式全控整流电路仿真结果 纯电阻负载 截图 d 触发角 90 MATLAB 仿真波形如下 90 单相桥式全控整流电路仿真结果 纯电阻负载 截图 7 在电源电压正半波 0 区间 晶闸管承受正向电压 脉冲 UG 在 t 处触 发晶闸管 VT1 和 VT4 晶闸管 VT1 VT4 开始导通 形成负载电流 id 负载上有输 出电压和电流 在 t 时刻 U2 0 电源电压自然过零 晶闸管电流小于维持电流而关 断 负载电流为零 在电源电压负半波 2 区间 晶闸管 VT1 和 VT4 承受反向电压而处于关断 状态 晶闸管 VT2 和 VT3 承受正向电压 脉冲 UG 在 t 处触发 晶闸管 VT2 VT3 开始导通 形成负载电流 id 负载上有输出电压和电流 4 小结 在单项全控桥式整流电路电阻性负载电路中 图 4 1 要注意四个晶闸管 1 4 和晶闸管 2 3 的导通时间相差半个周期 脉冲发生器参数设置公式 1 50 360 在这次的电路建模 仿真与分析中 我对电路的建模仿真软件熟练了很多 对电路的了解与分析也加深了很多 比如晶闸管压降的变化 负载电流的变化 二 单相桥式全控整流电路 二 单相桥式全控整流电路 阻阻 感性负载感性负载 1 电路的结构与工作原理 1 11 1 电路结构电路结构 U1U2 Ud Id T VT3VT1 VT2 VT4 a b R 单相桥式全控整流电路 阻 感性负载 的电路原理图 截图 1 21 2 工作原理工作原理 1 在u2 正半波的 0 区间 晶闸管 VT1 VT4 承受正压 但无触发 脉冲 处于关断状态 假设电路已工作在稳定状态 则在 0 区间由于电感释 放能量 晶闸管 VT2 VT3 维持导通 2 在u2 正半波的 t 时刻及以后 在 t 处触发晶闸管 VT1 VT4 使其导通 电流沿 a VT1 L R VT4 b Tr 的二次绕组 a 流通 8 此时负载上有输出电压 ud u2 和电流 电源电压反向加到晶闸管 VT2 VT3 上 使其承受反压而处于关断状态 3 在u2 负半波的 区间 当 t 时 电源电压自然过零 感应电势使晶闸管 VT1 VT4 继续导通 在电压负半波 晶闸管 VT2 VT3 承受正 压 因无触发脉冲 VT2 VT3 处于关断状态 4 在u2 负半波的 t 时刻及以后 在 t 处触发晶闸管 VT2 VT3 使其导通 电流沿 b VT3 L R VT2 a Tr 的二次绕组 b 流通 电源电压沿正半周期的方向施加到负载上 负载上有输出电压 ud u2 和电 流 此时电源电压反向加到 VT1 VT4 上 使其承受反压而变为关断状态 晶闸 管 VT2 VT3 一直要导通到下一周期 t 2 处再次触发晶闸管 VT1 VT4 为 止 从波形可以看出 90 输出电压波形正负面积相同 平均值为零 所以移相 范围是 0 90 控制角 在 0 90 之间变化时 晶闸管导通角 导通 角 与控制角 无关 1 31 3 基本数量关系基本数量关系 a 直流输出电压平均值 cos9 0 cos 22 sin2 1 2 2 2 U U tdtUUd b 输出电流平均值 R U I d d 2 建模 在 MATLAB 新建一个 Model 命名为 dianlu5 同时模型建立如下图所示 9 单相桥式全控整流电路 阻 感性负载 的 MATLAB 仿真模型 2 1 模型参数设置模型参数设置 a 交流电源参数 b 同步脉冲信号发生器参数 Pulse Generator 的参数 10 Pulse Generator1 的参数 c 电阻电感参数 d 示波器参数 示波器五个通道信号依次是 通过晶闸管电流 Ial 晶闸管电压 Ual 电源电流 i2 通过负载电流 Id 负载两端的电压 Ud 11 3 仿真结果与分析 a 触发角 0 MATLAB 仿真波形如下 0 单相桥式全控整流电路仿真结果 阻 感性负载 截图 b 触发角 30 MATLAB 仿真波形如下 30 单相桥式全控整流电路仿真结果 阻 感性负载 截图 c 触发角 60 MATLAB 仿真波形如下 12 60 单相桥式全控整流电路仿真结果 阻 感性负载 截图 d 触发角 90 MATLAB 仿真波形如下 90 单相桥式全控整流电路仿真结果 阻 感性负载 截图 4 小结 由于电感的作用 输出电压出现负波形 当电感无限大时 控制角 在 0 90 之间变化时 晶闸管导通角 导通角 与控制角 无关 输出电 流近似平直 流过晶闸管和变压器副边的电流为矩形波 120 时的仿真波形 此时的电感为有限值 晶闸管均不通期间 承受二分之一的电源电压 13 三 单相桥式全控整流电路 三 单相桥式全控整流电路 反电动势负载反电动势负载 1 电路的结构与工作原理 1 11 1 电路结构电路结构 U1U2 Ud Id T VT3 VT1 VT2 VT4 a b R E 单相桥式全控整流电路 反电动势负载 的电路原理图 截图 1 21 2 工作原理工作原理 当整流电压的瞬时值ud 小于反电势E 时 晶闸管承受反压而关断 这使得 晶闸管导通角减小 晶闸管导通时 ud u2 晶闸管关断时 ud E 与电阻负载 相比晶闸管提前了电角度 停止导电 称作停止导电角 2 2 arcsin U E 若 时 触发脉冲到来时 晶闸管承受负电压 不可能导通 为了使 晶闸管可靠导通 要求触发脉冲有足够的宽度 保证当晶闸管开始承受正电压时 触发脉冲仍然存在 这样 相当于触发角被推迟 即 2 建模 在 MATLAB 新建一个 Model 命名为 dianlu6 同时模型建立如下图所示 14 图 17 单相桥式全控整流电路 反电动势 的 MATLAB 仿真模型 2 1 模型参数设置模型参数设置 a 交流电源参数 b 同步脉冲信号发生器参数 Pulse Generator 的参数 15 Pulse Generator1 的参数 c 电阻 反电动势参数 电阻参数 反电动势参数 16 d 示波器参数 示波器五个通道信号依次是 通过晶闸管 VT1 VT4 电流 Ial 晶闸管 VT1 VT4 电压 Ual 电源电流 i2 通过负载电流 Id 负载两端的电压 Ud 通过晶闸管 VT2 VT3 电流电压 6 3 仿真结果与分析 a 触发角 0 MATLAB 仿真波形如下 0 单相桥式全控整流电路仿真结果 反电动势负载 截图 b 触发角 30 MATLAB 仿真波形如下 17 3