单相桥式全控整流电路简单研究MATLAB仿真_图文

1、物电学院电力电子课程设计报告姓 名： 孙李涛 学 号： 101103060专 业：电气工程及其自动化班 级： 10级 指导教师： 陈永超 成 绩： 日 期： 2012.6.11 利用MATLAB 对单相桥式全控整流电路研究一、电阻性负载1. 电路的结构与工作原理 1.1电路结构 R图 1 单相桥式全控整流电路(纯电阻负载 的电路原理图1.2 工作原理（1）在u 2正半波的（）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则U VT 1-VT 4=U VT 2-VT 3=12U 2。（2）在u

2、 2正半波的（）区间，在时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。（3）在u 2负半波的（）区间，在区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。（4）在u 2负半波的（）区间，在时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b VT3R VT2T 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（u d =-u 2）和电流，且波形相位相同。1.3基本数量关系a. 直流输出电压平均值U d =12U 2sin t d (t =1+cos 222U 21+cos 2=0. 9U 2=0. 45U

3、2(1+cos b. 输出电流平均值I d =U d R=0. 9U 21+cos a 0. 45U 2(1+cos . =R 2RC. 流过晶闸管电流有效值12I VT =(2U 2Rsin t d (t =2U 22Rsin 2a 2+-a 2. 建模在MA TLAB 新建一个Model ，命名为zuxingfuzai ，同时模型建立如下图所示： 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10欧姆，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20%，触发角分别设置为30°，60°，90°

4、;，150°因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差180°。图1 阻性负载的电路建模图1 =300时的阻性负载 (1.参数设置1、同步脉冲信号发生器参数同步脉冲信号发生器参数取=30°时，对应时间为t=0.02*30/360 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可 同步脉冲信号发生器参数取=30°时，对应时间为t=0.02*30/360+0.01 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可 2、交流电源参数 3、负载上的参数设置 4、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance l

5、on不能同时为零）(2.波形图 0图2 =30时的波形图 62 =600时的阻性负载(1.参数设置1、同步脉冲信号发生器参数同步脉冲信号发生器参数取=60°时，对应时间为t=0.02*60/360 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可（其他的参数和=30°时相同） 同步脉冲信号发生器参数取=60°时，对应时间为t=0.02*60/360+0.01 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可（其他的参数和=30°时相同） 2、晶闸管、电压源负载参数设置都与=30°时参数设置一样7(2.波形图 图3 =60时的波形图8 03 =9

6、00时的阻性负载(1.参数设置1、同步脉冲信号发生器参数同步脉冲信号发生器参数取=90°时，对应时间为t=0.02*90/360 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可（其他的参数和=30°时相同） 同步脉冲信号发生器参数取=90°时，对应时间为t=0.02*90/360+0.01 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可（其他的参数和=30°时相同） 2、晶闸管、电压源负载参数设置都与=30°时参数设置一样9(2.波形图 图4 =90时的波形图10 04 =1500时的阻性负载 (1.参数设置1、同步脉冲信号发生器参数同步脉

7、冲信号发生器参数取=150°时，对应时间为t=0.02*150/360 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可（其他的参数和=30°时相同） 同步脉冲信号发生器参数取=150°时，对应时间为t=0.02*150/360+0.01 s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取20%即可（其他的参数和=30°时相同） 2、晶闸管、电压源负载参数设置都与=30°时参数设置一样(2.波形图 图5 =150时的波形图总结：触发延迟角的移相范围是01800，在此电路中尽管电路的输入电压U2是交变的，但负载上正负两个半波内均有相同方向的电流流过，输出电压

8、一个周期内脉动两次，由于桥式整流电路在正负半周期均能工作，变压器二次绕组在正负半周期均有大小相等，方向相反的电流流过，消除了变压器的直流磁化，提高了变压器的有效利用率。二、阻感性负载1.电路的结构与工作原理1.1电路结构 图 6 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载 的电路原理图1.2 工作原理（1）在u 2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u 2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 VT1L R VT4b Tr 的二

9、次绕组a 流通，此时负载上有输出电压（u d=u 2）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u 2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u 2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 VT3L R VT2a 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 （u d=-u 2）和电流。此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反

10、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90º输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是090º。控制角在090º之间变化时，晶闸管导通角，导通角与控制角无关。晶闸管承受的最大正、反向电压。1.3基本数量关系a. 直流输出电压平均值U d =0. 9U 2cos b. 输出电流平均值I d =U d R2. 建模在此电路中，输入电压的电压设置为220V ，频率设置为50Hz ，电阻阻值设置为20欧姆，电感设置为1e-0H ，脉冲输入的电压设置为3V ，周期设置为0.02（与输入

11、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°，因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差180°图7 阻感负载电路建模图1 =300时的阻感负载=300时的阻感负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零）与=300时的阻性负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零），所不同的就是负载参数的设置不同。阻

12、感负载的设置如下： (2.波形图 图8=30时的阻感负载波形图=600时的阻感负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零）与=600时的阻性负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零），所不同的就是负载参数的设置不同。阻感负载的设置如下： (2.波形图 图9=60时的阻感负载波形图=900时的阻感负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时

13、为零）与=900时的阻性负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零），所不同的就是负载参数的设置不同。阻感负载的设置如下： (2.波形图 图10 =90时的阻感负载波形图4 =1500时的阻感负载=1500时的阻感负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零）与=1500时的阻性负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零），所不同的就是

14、负载参数的设置不同。阻感负载的设置如下： (2.波形图 图11 =150时的阻感负载波形图总结：通过仿真可知，由于电感的作用，输出电压出现负波形，当电感无限增大时，控制角a 在090°之间变化时，晶闸管导通角=180°，导通角与控制角a 无关，无论控制角多大，输出电流波形因电感很大而呈一水平线。三、反电势负载1. 电路的结构与工作原理 1.1电路结构 E图 12 单相桥式全控整流电路(反电势负载 的电路原理图1.2 工作原理当整流电压的瞬时值u d 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，u d=u 2，晶闸管关断时，u d=E。与电阻

15、负载相比晶闸管提前了电角度停止导电，称作停止导电角。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MA TLAB 新建一个Model ，命名为fandiandongshifuzai ，同时模型建立如下图所示：图13 反电动势负载电路建模图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

16、设置为10%，触发角分别设置为30°，50°，90°，150°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°。1 =300时的反电动势负载=300时的反电动势负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零）与=300时的阻性负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron和inductance lon不能同时为零），所不同的就是负载参数的设置不同。反电动势负载的设置如下： (2.波形图

17、图14 =30时的反电动势波形图安阳师范物理与电气工程学院课程设计报告 0 2 a = 60 时的反电动势负载 a = 60 时的反电动势负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参 0 数设置（resistance Ron 和 inductance lon 不能同时为零）与 a = 60 时的阻性负载的同步脉 0 冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron 和 inductance lon 不能 同时为零） ，所不同的就是负载参数的设置不同。反电动势负载的设置如下： (2.波形图 图 15 a = 60 时的反电动势负载波形图 0 21 安阳师范物理

18、与电气工程学院课程设计报告 0 3 a = 90 时的反电动势负载 a = 90 时的反电动势负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参 0 数设置（resistance Ron 和 inductance lon 不能同时为零）与 a = 90 时的阻性负载的同步脉 0 冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参数设置（resistance Ron 和 inductance lon 不能 同时为零） ，所不同的就是负载参数的设置不同。反电动势负载的设置如下： (2.波形图 图 16 a = 90 时的电动势负载波形图 0 22 安阳师范物理与电气工程学院课程设计报告 4 a = 150 时的反电动势负载 0 a = 150 0 时的反电动势负载的同步脉冲信号发生器参数、交流电源参数、晶闸管参 0 数设置（resistance Ron 和 inductance lon 不能同时为零）与 a = 15