整流电路MATLAB仿真实验

1、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 取不同值时电路的输出电压和电流的波形。实验原理1. 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=O, ud=O, VTi、VT4串联承受电压U2。在触发角 处给VTi和VT4 加触发脉冲，VTi和VT4即导通，电流从电源a端经VTi、

2、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， VTi和VT4关断。在U2负半周，仍在触发角 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2. 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 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。t= + 时刻，触发VT2

3、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VT 2和VT 3 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3. 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=Eo与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角。当 时，触发脉冲

4、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。图1-3单相桥式全控整流电路带反电动势阻感负载时的电路三、实验步骤1.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1-4、图1-5、图1-6所示。1）电阻性负载电路图1-4单相桥式全控整流电路带电阻负载时的仿真模型2）阻感性负载电路1dTnTFter Eurra-aThyE ts-肌心卫cdSo? re1丄图1-5单相桥式全控整流电路带阻感负载时的仿真模型3)反电动势阻感负载电路tinUQLF；呼I叱yutFfiJFK-sr ”訓歸Cac izav2. 参数设置

5、交流电源 U2:峰值(peak amplitude, 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(pulse width, % of period)= 0.001 滞后相位( phase delay, s =0.003333滞后相位=a /360 x 0.02a为触发角，单位为角度)脉冲发生器 2(ug2)：振幅(Amplitude) =1.1周期(period, 0.02脉冲宽度(pulse width, % of period ) = 0.001 滞后相位( pha

6、se delay, s =0.013333 (a=60?)滞后相位=0.01 + a /360 x 0.02a为触发角，单位为角度)晶闸管 VT 1、VT 2、 VT 3和 VT4 ：内部电阻( Resistance Ron ， Ohms =0.001 电感经度( Inductance Lon ， H =0 正向电压( Forward voltage Vf ， V =0.8 阻尼器电阻( Snubber resistance Rs， Ohms =100 吸收电容( Snubber capacitance Cs， F =4.7e-6负载中的RLC串连之路R:电阻值(resistance,ohmS

7、 =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 ) =503. 波形调试在a=0? 30?、60?、90?、120?寸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。四、仿真结果1.电阻性负载电路仿真结果1）狞30。时仿真波形图1-7单相桥式全控整流电路电阻负载时=30的波形2）狞60。时仿真波形图1-8单相桥式全控整流电路电阻负载时=60的波形3）狞90。时仿真波形图1-9单相桥式全控整流电路电阻负载时=9

8、0的波形4）狞120。时仿真波形2.阻感性负载电路仿真结果1）狞30。时仿真波形图1-11单相桥式全控整流电路阻感负载时尸30 的波形2）狞60。时仿真波形3）狞90。时仿真波形3.反电动势阻感负载电路仿真结果1)a=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尸0的波形2) a=60。时仿真波形3)狞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0=90的波形4)0=120。时仿真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

9、载情况下， 控制角 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。二、实验原理1.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ti t2期间，a相电压最高，VDl导通，Ud=Ua；在t2 t3期间

10、，b相电压最高，VD2导通，Ud=Ub； 在t3 t4期间，C相电压最高，VD3导通，Ud=Uc。此后，在下一周期相当于 ti的位置即t4时刻，VDi又导通，重复前一周期的工作情况。一周期中VDi、 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。2.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。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VTi施加反压使其关

11、断。若 增大，ud波形中负的部分将增多, 至=90时,ud波形中正负面积相等,ud的平均值为零。三、实验步骤1.搭建实验电路图根据实验原理图，在 MATLAB/SIMULIN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。1）电阻性负载电路图2）阻感性负载电路图nynso cuTenoZiDitiniuou2一ABCyrcfcr hot护*PTIdJLL图2-4三相半波可控整流电路带阻感负载时的仿真模型2. 参数设置交流电源 U2:峰值(peak amplitude, V) = 100频率(Frequency, HZ = 50A (Phase ,deg)=0B (Phase

12、 ,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(pulse width, % of period)= 51(ug1):滞后相位(phase delay, S = ( a +30 /360 0.022(ug2):滞后相位(phase delay, S = (a +150 /360 .023(ug3):滞后相位(phase delay, s = (a +270 /360 .02晶闸管 VT 1、VT 2、 VT 3 :内部电阻( Resistance Ron ，Ohms =0.001 电感经

13、度( Inductance Lon ，H =0 正向电压( Forward voltage Vf ，V =0.8 阻尼器电阻( Snubber resistance Rs，Ohms=500吸收电容( Snubber capacitance Cs，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-33. 波形调试在a=0? 30?、60?、90?寸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。四、仿真结果1.电阻性负载1)a=0 时仿真波形图2-5三相半波可控整流电路电阻负载时贰0的波形2）狞60。时仿真波形图2-6三相半波可控整流电路电阻负载时贰60的波形3）狞90。时仿真波形图2-7三相半波可控整流电路电阻负载时a=90的波形当控制角a为