单相桥式全控整流电路Matlab仿真

1、-WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -目录单相桥式全控整流电路仿真建模分析.2（一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载 ) .21.电路的结构与工作原理.22.建模 .43仿真结果与分析 .44小结 .6（二）单相桥式全控整流电路(阻 - 感性负载 ) .71.电路的结构与工作原理.72.建模 .83仿真结果与分析 .104.小结 .15（三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载 ) .131.电路的结构与工作原理.152.建模 .143仿真结果与分析 .164小结 .18- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -单相桥式全控整流电路仿真建模分析一、实验目的1 、不同负载

2、时， 单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。2 、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形。二实验内容（一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载 )1. 电路的结构与工作原理1.1 电路结构TVT1VT3Id+aU1U2UdR-bVT2VT4单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图 )1.2工作原理用四个晶闸管， 两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。（ 1 ）在 u2 正半波的（ 0 ）区间：晶闸管 VT1 、 VT4 承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -管

3、都 不 通 。 假 设 四 个 晶闸 管 的 漏 电 阻 相 等 ， 则uT1.4=uT2.3=1/2 u2。（ 2 ）在 u2 正半波的 t= 时刻：触发晶闸管VT1 、VT4 使其导通。 电流沿 a VT1 RVT4 b Tr 的二次绕组 a 流通，负载上有电压（ud=u2）和电流输出，两者波形相位相同且uT1.4=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2 、VT3 上，使其承受反压而处于关断状态，则 uT2.3=1/2 u2。晶闸管 VT1 、VT4 直导通到 t=为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。（ 3 ）在 u2 负半波的（ +）区间：晶闸管 VT2 、VT3 承

4、受正压， 因无触发脉冲， VT2 、VT3处于关断状态。此时，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。（ 4 ）在 u2 负半波的 t= + 时刻：触发晶闸管VT2 、VT3 ，元件导通，电流沿b VT3 RVT2 aTr 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。此时电源电压反向加到晶闸管VT1 、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。晶闸管VT2 、 VT3一直要导通到 t=2 为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1 、 VT4 和 VT2 、 VT3在对应时刻不断周期性交替导通

5、、关断。1.3 基本数量关系- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -a. 直流输出电压平均值12 2U2 1 cosU d2U 2 sin td ( t)21cos0.9U 22b. 输出电流平均值U d0.9U 2 1cosI dRR22. 建模在 MATLAB 新建一个 Model ，命名为 dianlu4 ，同时模型建立如下图所示：图 2 单相桥式全控整流电路 （纯电阻负载） 的 MATLAB仿真模型2.1 模型参数设置a. 交流电源参数- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -b. 同步脉冲信号发生器参Pulse Generator的参数Pul

6、se Generator 1的参数- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -c. 示波器参数示波器五个通道信号依次是：通过晶闸管电流Ial ；晶闸管电压Ual ；电源电流i2 通过负载电流Id ；负载两端的电压Ud 。d. 电阻 R=1 欧姆3 仿真结果与分析a. 触发角=0 °， MATLAB 仿真波形如下：图 3 =0 °单相桥式全控整流电路仿真结果（纯- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -电阻负载） (截图 )b. 触发角=30 °， MATLAB 仿真波形如下：=30 °单相桥式全控整流电流仿真结果（纯

7、电阻负载） (截图 )c. 触发角=60 °， MATLAB 仿真波形如下：=60 °单相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载） (截图 )d.触发角=90 °， MATLAB仿真波形如下：- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -=90 °单相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载） (截图 )在电源电压正半波(0 )区间，晶闸管承受正向电压，脉冲 UG 在 t= 处触发晶闸管 VT1 和 VT4 ，晶闸管 VT1,VT4开始导通，形成负载电流id ，负载上有输出电压和电流。在t= 时刻，U2=0 ，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维

8、持电流而关断，负载电流为零。在电源电压负半波 ( )区2间，晶闸管 VT1 和 VT4 承受反向电压而处于关断状态， 晶闸管 VT2 和 VT3 承受正向电压，脉冲 UG 在 t= 处触发，晶闸管 VT2,VT3 开始导通，形成负载电流 id ，负载上有输出电压和电流。4 小结在单项全控桥式整流电路电阻性负载电路中（图4-1 ），要注意四个晶闸管1， 4 和晶闸管2， 3 的导通时间相差半个周期。脉冲发生器参数设置公式：（ 1/50） * （/360）。在这次的电路建模、 仿真与分析中， 我对电路的建模仿真软件熟练了很多， 对电路的了解与分析也加深了很多， 比如晶- 学习资料分享 -WORD格

9、式 - 可编辑 - 专业资料 -闸管压降的变化，负载电流的变化。（二）单相桥式全控整流电路(阻 - 感性负载 )1. 电路的结构与工作原理1.1 电路结构IdTVT1VT3+a-U1U2UdbVT2VT4R单相桥式全控整流电路(阻 - 感性负载 )的电路原理图 (截图 )1.2工作原理（ 1 ）在 u2 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 u2 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

10、a VT1 L R VT4 b Tr 的二次绕组 a 流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）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。- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -（ 3 ）在 u2 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 u2 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 VT3 L RVT2 a

11、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（ ud=-u2）和电流。此时电源电压反向加到VT1 、 VT4 上，使其承受反压而变为关断状态。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 90 o输出电压波形正负面积相同， 平均值为零，所以移相范围是 0 90 o。控制角在 0 90 o之间变化时，晶闸管导通角，导通角与控制角无关。1.3 基本数量关系a. 直流输出电压平均值U d12U 2 sintd (t )22U 2 cos0.9U 2 cosb. 输出电流平均值U dI dR- 学习资

12、料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -2. 建模在 MATLAB 新建一个 Model ，命名为 dianlu5 ，同时模型建立如下图所示单相桥式全控整流电路 (阻 - 感性负载 )的 MATLAB 仿真模型 2.1 模型参数设置a. 交流电源参数- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -b. 同步脉冲信号发生器参数Pulse Generator的参数Pulse Generator1的参数c. 电阻电感参数- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -d. 示波器参数示波器五个通道信号依次是：通过晶闸管电流Ial ；晶闸管电压 Ual ；电源电

13、流 i2 通过负载电流 Id ；负载两端的电压 Ud 。3 仿真结果与分析a. 触发角=0 °， MATLAB 仿真波形如下：=0 °单相桥式全控整流电路仿真结果（阻 - 感性负载） (截图 )b. 触发角=30 °， MATLAB仿真波形如下：- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -=30 °单相桥式全控整流电路仿真结果（阻- 感性负载） (截图 )c. 触发角=60 °， MATLAB 仿真波形如下：=60 °单相桥式全控整流电路仿真结果（阻- 感性负载） (截图 )d. 触发角=90 °， MAT

14、LAB 仿真波形如下：- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -=90 °单相桥式全控整流电路仿真结果（阻- 感性负载） (截图 )4. 小结由于电感的作用， 输出电压出现负波形； 当电感无限大时，控制角在 090 °之间变化时，晶闸管导通角 = ，导通角与控制角无关。输出电流近似平直，流过晶闸管和变压器副边的电流为矩形波。 =120 °时的仿真波形，此时的电感为有限值，晶闸管均不通期间，承受二分之一的电源电压。（三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载 )1. 电路的结构与工作原理1.1 电路结构- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 -

15、 专业资料 -IdTVT1VT3aR+U1U2Ud-bVT2VT4E单相桥式全控整流电路（反电动势负载）的电路原理图(截图 )1.2工作原理当整流电压的瞬时值ud 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，ud=u2 ，晶闸管关断时，ud=E 。与电阻负载相比晶闸管提前了电角度停止导电，称作停止导电角。arcsinE2U 2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 MATLAB 新建一个 Mode

16、l ，命名为 dianlu6 ，同时模型建立如下图所示：- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -图 17 单相桥式全控整流电路(反电动势)的 MATLAB 仿真模型2.1 模型参数设置a. 交流电源参数b. 同步脉冲信号发生器参数Pulse Generator的参数- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -Pulse Generator1的参数c. 电阻、反电动势参数电阻参数反电动势参数- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -d. 示波器参数示波器五个通道信号依次是：通过晶闸管VT1.VT4电流 Ial ；晶闸管 VT1.VT4 电压 Ual ；电源电流 i2 通过负载电流 Id ；负载两端的电压 Ud; 6 通过晶闸管 VT2.VT3 电流电压。3 仿真结果与分析a. 触发角=0 °， MATLAB 仿真波形如下=0 °单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图 )b. 触发角=30 °， MATLAB 仿真波形如下：- 学习资料分享 -WORD格式 - 可编辑 - 专业资料 -=30 °单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图 )c. 触发角=60 &#