单相桥式全控整流电路MATLAB仿真
一、 单相桥式全控整流电路(电阻性负载)
1. 电路结构与工作原理
(1) 电路结构
如图1-1所示为典型单相桥式全控整流电路,共用了四个晶闸管,两只晶闸管接成共阳极,两只晶闸管接成共阴极,每一只晶闸管是一个桥臂,桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路,负载为电阻性。
图1-1
(2) 工作原理
1) 在u2正半波的(0~α)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~α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Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。
2) 在u2正半波的(α~π)区间,在ωt=α时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
3) 在u2负半波的(π~π+α)区间,在π~π+α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u2负半波的(π+α~2π)区间,在ωt=π+α时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通,负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T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。
表1-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况
2. 建模
图1-3 单相桥式全控整流电路(电阻性负载)
3. 仿真结果分析
1) α=30º,R=1Ω,period=0.02s,peakamplitude=10V,frequency=50HZ,phase delay(secs)1=1/600,phase delay(secs)2=1/600 +0.01;
图1-4α=30°单相双半波可控整流仿真结果(电阻性负载)
2) α=30º,R=1Ω,period=0.02s,peakamplitude=10V,frequency=50HZ,phase delay(secs)1=1/300,phase delay(secs)2=1/300 +0.01;
图1-5α=60°单相双半波可控整流仿真结果(电阻性负载)
3) α=30º,R=1Ω,period=0.02s,peakamplitude=10V,frequency=50HZ,phase delay(secs)1=1/200,phase delay(secs)2=1/200 +0.01;
图1-6α=90°单相双半波可控整流仿真结果(电阻性负载)
4.小结
尽管整流电路的输入电压U2是交变的,但负载上正负两个半波内均有相同的电流流过,输出电压一个周期内脉动两次,由于桥式整流电路在正、负半周均能工作,变压器二次绕组正在正、负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过,消除了变压器的电流磁化,提高了变压器的有效利用率。
二、 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)
1.电路结构与工作原理
(1)电路结构
阻-感性负载电路如图1-9所示
图1-9
(2)工作原理
1)在电压u2正半波的(0~α)区间。晶闸管VT1、VT4承受正向电压,但无触发脉冲,VT1、VT4处于关断状态。假设电路已经工作在稳定状态,则在0~α区间由于电感的作用,晶闸管VT2、VT3维持导通。
2)在u2正半波的(α~π)区间。在ωt=α时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通,负载电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→T的二次绕组→a流通,此时负载上有输出电压(ud=u2)和电流。电压u2反向施加到晶闸管VT2、VT3上,使其承受反向电压而处于关断状态。
3)在电压u2负半波的(π~π+α)区间。当ωt=π时,电源电压自然过零,感应电势是晶闸管VT1、VT4继续导通。在电源电压负半波,晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲,VT2、VT3处于关断状态。
4)u2负半波的(π+α~2π)区间。在ωt=π+α时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其导通,负载电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→T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。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上,使其承受反向电压而关断。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
表1-2 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压的情况
2.建模
图1-10单相双半波可控整流电路仿真模型(阻-感性负载)
3.仿真结果分析
1) α=30º,R=1Ω,L=0.1H,period=0.02s,peakamplitude=10V,frequency=50HZ,phase delay(secs)1=1/600,phase delay(secs)2=1/600 +0.01;
图1-11α=30°单相双半波可控整流仿真结果(阻-感性负载时)
2) α=60º,R=1Ω,L=0.1H,period=0.02s,peakamplitude=10V,frequency=50HZ,phase delay(secs)1=1/300,phase delay(secs)2=1/300 +0.01;
图1-11α=60°单相双半波可控整流仿真结果(阻-感性负载时)
3) α=90º,R=1Ω,L=0.1H,period=0.02s,peakamplitude=10V,frequency=50HZ,phase delay(secs)1=1/200,phase delay(secs)2=1/200 +0.01;
图1-11α=90°单相双半波可控整流仿真结果(阻-感性负载时)
4.小结
与单相半波整流电路仿真波形相比较,输出的电压和电流波形频率都提高了一倍,而单个晶闸管的工作情况与半波整流电路一样,所以晶闸管的端电压也与半波电路一致。
实验报告
课程名称: 电力电子技术
实验项目: 三相桥式全控整流电路matlab仿真
专业班级: 自动化1202班
姓 名: 梁卜川 学 号:120302206
实验时间: 2014. 12.30 批阅时间:
一.实验目的:
1. 熟悉Matlab 仿真软件和Simulink 模块库。
2. 掌握三相桥式全控整流电路的工作原理、工作情况和工作波形。
二.实验原理(或设计方案):
三相桥式全控整流电路
三.实验步骤:
三相桥式全控整流电路
(1)建立仿真模型
(2)设置模块参数
1)电源参数设置:电压设置为380V,频率设为50Hz。要注意初相角的设置,a相的电压源设为0,b相的电压源设为-120,c相的电压源设为-240。
2)负载参数设置:电阻负载:电阻设为5Ω,电感为0,电容无穷大inf。
阻感负载:电阻负载:电阻设为45Ω,电感为1H,电容无穷大inf。
3)6-脉冲发生器:频率 50Hz,脉冲宽度取 10°,选择双脉冲触发方式。
4)三相晶闸管整流器参数设置如下图。
电阻负载参数设置:
阻感负载参数设置:
四.实验记录
1.三相桥式全控整流电路电阻负载
(1)电阻负载30°
(2)电阻负载60°
(3)电阻负载90°
2.三相桥式全控整流电路阻感负载
(1)阻感负载30°
(2)阻感负载60°
(3)阻感负载90°
五.实验总结:
由于这是第一次接触MATLAB仿真软件,在使用过程中遇到了较多的困难,例如起初存在着找不到器件或器件参数设置有问题的情况,而且发现所使用的MATLAB软件与实验指导书所使用的版本不同,这也造成了不少麻烦。但通过参考指导书的内容,上网搜索资料以及同学之间的互相交流,最终较圆满的完成了仿真任务,学会了初步使用MATLAB仿真软件的基本操作步骤,更认识到了MATLAB仿真软件的重要性,希望今后里能够更多接触MATLAB仿真,做到熟练使用仿真软件。
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