单相交流调压电路电阻负载教材

1、电力工程与管理 201110844 李宁军 实验一：单相交流调压电路 （电阻负载 ） 实验内容 对单相交流调压电路的原理能够理解，并能够通过 MATLAB 仿真得出当 为 不同角度时的仿真波形。 最后通过分析仿真波形来了解单相交流调压电路 （电阻 负载）的工作情况。电路模型由交流电源、反并联的两个晶闸管、触发模块、电 阻负载组成。 单相交流调压电路（电阻负载）如图 值时，输出电压及电流的波形变化。 1-1 所示。我所要分析的问题是 为不同 图 1-1 实验原理 图 1-1 为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管 VT1 和 VT2 反并联连接 与负载电阻 R 串联接到交流电源 U2 上。当电源

2、电压正半周开始时出发 VT1，负 半周开始时触发 VT2 ，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命 特长。在交流电源的正半周 t 时，触发导通 VT1 ，导通角为 1= ；在 负半周 t + 时，触发导通 VT2 ，导通角为 2 =。负载端电压 U 为下 图所示斜线波形。这时负载电压 U 为正弦波的一部分，宽度为（ ），若正 负半周以同样的移相角 触发 VT1 和 VT2，则负载电压 U 的宽度会发生变化， 那么负载电压有效值也将随 角而改变，从而实现交流调压。 三、实验步骤 在 MATLAB 新建一个 Model ，命名为 zuxingfuzai ，同时模型建立如下图所 示 电力

3、工程与管理 201110844 李宁军 图 1-2 电阻负载的电路建模图 四、仿真结果 仿真参数：选择 ode23tb算法，将相对误差设置为 1e-3，开始仿真时间设置 为 0，停止仿真时间设置为 0.06，其他的选项为默认设置。 模型参数设置 参数设置为频率( Frequency)为 50Hz，电压幅值 100V，“measurement测s”量 选“Voltage ”其 他为默认设置，如图所示 2 电力工程与管理 201110844 李宁军 触发信号 uG1 参数设置：幅值(Amplitude)电压为 12V；周期(Period)为 0.02s； 占空比( Pulse Width)为 40

4、%；时相延迟( Phase delay)为( *0.02/360)其他 为默认设置，如图所示。 触发信号 uG2 参数设置：幅值(Amplitude )电压为 12V；周期(Period)为 0.02s； 占空比(Pulse Width)为 40%；时相延迟(Phase delay)为【(+180)*0.02/360】。 其他为默认设置脉冲信号发生器相位相差 180，如图所示。 晶闸管参数设置：晶闸管 Thyristor_VT1 、Thyristor_VT2 不勾选“Show measurement port 其”他 均为默认设置 RLC 元件参数设置：电阻(Resistance)R=10，电

5、感( Inductance) H=0H ，电 容( Capacitance) C=inf ，其他设置选项默认设置。 电力工程与管理 201110844 李宁军 设置 Pulse1触发脉冲角 1 分别为 0、30、60、90、120Pulse2触发脉冲 角 2 对应为 180、210、240、270、 300产生的相应波形分别如图所示。 说明：第一列为电源电压 u1。第二列为脉冲信号 Ug1 波形，第三列为脉冲信号 Ug2 波形，第四列为负载电流 i0 波形，第五列为电压 u0 波形，第六列为晶闸管 两端电压 uVT 波形。 当 =0电阻负载时的仿真波形如下： 当 =30电阻负载时的仿真波形如下

6、： 电力工程与管理 201110844 李宁军 当 =60电阻负载时的仿真波形如下： 当 =90电阻负载时的仿真波形如下： 电力工程与管理 201110844 李宁军 当 =120电阻负载时的仿真波形如下： 小结：有以上的这些波形图可以知道，当为电阻负载时，移相角 范围为 0 至 180度，当移相角 大于 180时，输出的电压 u0、电流 i0 和晶闸管两端的电压 uVT 在没有什么变化。 电力工程与管理 201110844 李宁军 实验二：单相交流调压电路（阻感负载） 一 实验内容 对单相交流调压电路的原理能够理解，并能够通过 MATLAB 仿真得出当 为 不同角度时的仿真波形。 最后通过分

7、析仿真波形来了解单相交流调压电路 （阻感 负载）的工作情况。电路模型由交流电源、反并联的两个晶闸管、触发模块、电 阻负载、电感组成。 图 2-1 单相交流调压电路（阻感负载）如图 值时，输出电压及电流的波形变化。 2-1 所示。我所要分析的问题是 为不同 二、实验原理 当电源电压 U2在正半周时，晶闸管 VT1 承受正向电压，但是没有触发脉冲 晶闸管 VT1 没有导通，在 时刻来了一个触发脉冲，晶闸管 VT1 导通，晶闸管 VT2 在电源电压是正半周时承受反向电压截止， 当电源电压反向过零时， 由于负 载电感产生感应电动势阻止电流变化， 故电流不能马上为零， 随着电源电流下降 过零进入负半周，

8、电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管 VT1 关断。 当电源电压 U2在负半周时，晶闸管 VT2 承受正向电压，但是没有触发脉冲 晶闸管 VT2 没有导通，在 +时刻来了一个触发脉冲，晶闸管 VT2 导通，晶闸 管 VT1 在电源电压是负半周时承受反向电压截止，当电源电压反向过零时，由 于负载电感产生感应电动势阻止电流变化， 故电流不能马上为零， 随着电源电流 下降过零进入负半周，电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管 VT2 关断。 三、实验步骤 在 MATLAB 新建一个 Model ，命名为 zuganfuzai，同时模型建立如下图所示 电力工程与管理 201110

9、844 李宁军 图 2-2 阻感负载的电路建模图 五、仿真结果 在交流电源 U1 的正半周和负半周，分别对 VT1 和 VT2 的触发延迟角 进 行控制，使得输出电压波形为正弦电压的一部分， 从而实现调节输出电压的目的， 负载阻抗角 =arctan（ L/R负）载, 电压相位滞后于晶闸管输出电压相位 ，把 =0 的时刻定在电源电压过零的时刻，显然阻感负载下稳态时 的移相范围为 。 仿真参数 ：仿真参数设置如电阻负载各项设置，无疑不同的是电感的参数设置。 电感参数设置如下： 设置 Pulse1触发脉冲角 1 分别为 0、30、60、90、120Pulse2触发脉冲 角 2 对应为 180、210

10、、240、270、 300产生的相应波形分别如图所示。 说明：第一列为电源电压 u1。第二列为脉冲信号 Ug1 波形，第三列为脉冲信号 Ug2 波形，第四列为负载电流 i0 波形，第五列为电压 u0 波形，第六列为晶闸管 两端电压 uVT 波形。 当 =0电阻负载时的仿真波形如下： 电力工程与管理 201110844 李宁军 当 =30电阻负载时的仿真波形如下： 当 =60电阻负载时的仿真波形如下： 电力工程与管理 201110844 李宁军 当 =90电阻负载时的仿真波形如下： 当 =120电阻负载时的仿真波形如下： 10 电力工程与管理 201110844 李宁军 小结： 由以上的波形可以看得出来，当触发角范围为 时，电