整流电路MATLAB仿真实验

整流电路仿真实验实验一：单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真实验内容掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设置；明确对触发脉冲的要求；观察在电阻负载、阻感负载和反电动势阻感负载情况下，控制角a取不同值时电路的输出电压和电流的波形。实验原理电阻性负载工作原理在单相桥式全控整流电路中，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周（即a点电位高于b点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0，ud=0，VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角a处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在u2负半周，仍在触发角a处触发VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。整流电路图如图1-1所示。图1-1单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路阻感性负载工作原理电路如图1-2所示，在u2正半周期触发角a处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。负载电感很大，id不能突变且波形近似为一条水平线。u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。wt=p+a时刻，触发VT2和VT3导通，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换相，亦称换流。图1-2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路反电动势阻感负载工作原理当负载为蓄电池、直流电动机的电枢等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。|u2|>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。晶闸管导通之后，ud=u2，id=(ud-E)/R，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度d停止导电，d称为停止导电角。当a<d时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。整流电路图如图1-3所示。参数设置交流电源U2：峰值（peakamplitude,V）=100V频率（Frequency,Hz）＝50脉冲发生器1(ug1)：振幅（Amplitude）=1.1周期（period,s）＝0.02

脉冲宽度（pulsewidth,%ofperiod）＝0.001

滞后相位（phasedelay,s）=0.003333滞后相位=α/360×0.02（α为触发角，单位为角度）脉冲发生器2(ug2)：振幅（Amplitude）=1.1周期（period,s）＝0.02

脉冲宽度（pulsewidth,%ofperiod）＝0.001

滞后相位（phasedelay,s）=0.013333(α=60˚)滞后相位=0.01+α/360×0.02（α为触发角，单位为角度）晶闸管VT1、VT2、VT3和VT4：内部电阻（ResistanceRon，Ohms）=0.001电感经度（InductanceLon，H）=0正向电压（ForwardvoltageVf，V）=0.8阻尼器电阻（SnubberresistanceRs，Ohms）=100吸收电容（SnubbercapacitanceCs，F）=4.7e-6负载中的RLC串连之路R：电阻值（resistance,ohms）=2L：电感量（inductance,H）=10e-3C：电容量（capacitance,F）=inf负载中的反电势E：幅值（amplitude,V）=50波形调试在α=0˚、30˚、60˚、90˚、120˚时记录示波器给出的波形，将不同控制角时得到的Ud、Id、UVT1、IVT1、UVT3、IVT3与理论波形相比较，进行分析。仿真结果电阻性负载电路仿真结果α=30°时仿真波形图1-7单相桥式全控整流电路电阻负载时α=30°的波形α=60°时仿真波形图1-8单相桥式全控整流电路电阻负载时α=60°的波形α=90°时仿真波形图1-9单相桥式全控整流电路电阻负载时α=90°的波形α=120°时仿真波形图1-10单相桥式全控整流电路电阻负载时α=120°的波形阻感性负载电路仿真结果α=30°时仿真波形图1-11单相桥式全控整流电路阻感负载时α=30°的波形α=60°时仿真波形图1-12单相桥式全控整流电路阻感负载时α=60°的波形α=90°时仿真波形图1-13单相桥式全控整流电路阻感负载时α=90°的波形反电动势阻感负载电路仿真结果α=0°时仿真波形图1-14单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α=0°的波形α=60°时仿真波形图1-15单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α=60°的波形α=90°时仿真波形图1-16单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α=90°的波形α=120°时仿真波形图1-17单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α=120°的波形实验二：三相半波可控整流电路的MATLAB仿真实验内容掌握三相半波可控整流电路的工作原理；熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设置；明确对触发脉冲的要求；观察在电阻负载和阻感负载情况下，控制角a取不同值时电路的输出电压、电流以及晶闸管的电流电压波形。实验原理电阻性负载工作原理三相半波可控整流电路如图2-1所示。为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。三个晶闸管按共阴极接法连接,这种接法触发电路有公共端，连线方便。图2-1三相半波可控整流电路电阻负载时的电路假设将晶闸管换作二极管，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压。在一个周期中，器件工作情况如下：在wt1~wt2期间，a相电压最高，VD1导通，ud=ua；在wt2~wt3期间，b相电压最高，VD2导通，ud=ub；在wt3~wt4期间，c相电压最高，VD3导通，ud=uc。此后，在下一周期相当于wt1的位置即wt4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。一周期中VD1、VD2、VD3轮流导通，每管各导通120°，ud波形为三个相电压在正半周期的包络线。阻感性负载工作原理若负载为阻感负载，且L值很大，电路如图2-2所示。整流电流id的波形基本是平直的，流过晶闸管的电流接近矩形波。a≤30°时，整流电压波形与电阻负载时相同，因为两种负载情况下，负载电流均连续。a>30°时，当u2过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因而VT1继续导通，直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来，才发生换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断。若a增大,ud波形中负的部分将增多,至a=90°时,ud波形中正负面积相等,ud的平均值为零。图2-2三相半波可控整流电路阻感负载时的电路实验步骤搭建实验电路图根据实验原理图，在MATLAB/SIMULINK软件中，电力电子模块库建立相应的仿真模型如图2-3、图2-4所示。电阻性负载电路图图2-3三相半波可控整流电路带电阻负载时的仿真模型阻感性负载电路图图2-4三相半波可控整流电路带阻感负载时的仿真模型参数设置交流电源U2：峰值（peakamplitude,V）=100频率（Frequency,Hz）＝50A（Phase,deg）=0B（Phase,deg）=-120C（Phase,deg）=120脉冲发生器：振幅（Amplitude）=1.1周期（period,s）＝0.02

脉冲宽度（pulsewidth,%ofperiod）＝51(ug1)：滞后相位（phasedelay,s）=（α+30）/360×0.022(ug2)：滞后相位（phasedelay,s）=（α+150）/360×0.023(ug3)：滞后相位（phasedelay,s）=（α+270）/360×0.02晶闸管VT1、VT2、VT3：内部电阻（ResistanceRon，Ohms）=0.001电感经度（InductanceLon，H）=0正向电压（ForwardvoltageVf，V）=0.8阻尼器电阻（SnubberresistanceRs，Ohms）=500吸收电容（SnubbercapacitanceCs，F）=250e-9负载中的RLC串连之路R：电阻值（resistance,ohms）=10L：电感量（inductance,H）=10e-3波形调试在α=0˚、30˚、60˚、90˚时记录示波器给出的波形，将不同控制角时得到的U2、Ud、Id、UVT1、IVT1与理论波形相比较，进行分析。仿真结果电阻性负载α=0°时仿真波形图2-5三相半波可控整流电路电阻负载时α=0°的波形α=60°时仿真波形图2-6三相半波可控整流电路电阻负载时α=60°的波形α=90°时仿真波形图2-7三相半波可控整流电路电阻负载时α=90°的波形当控制角α为零时输出电压最大，随着控制角增大，整流输出电压减小，到α=150°时，输