MATLAB课程设计-单相桥式全控整流电路的MATLAB设计

1、在 MATLAB 中的仿真真学号控制系统仿真单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 在 MATLAB 软件中的仿真应用学 生 姓 名班成级绩控制与机械工程学院 2015 年 6 月 19 日绪论Matlab 以矩阵运算为基础,把计算可视化程序设计融合到了一个交互的工作环境中,可实现工程计算、 算法研究、建模和仿真、数据分析及可视化、科学和工程绘图、应用程序开发等功能.Simulink 是 Mat2lab 所提供的用来对动态系统进行建模、 仿真和分析的集成环境,是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性 动 态 系 统 仿 真 工 具 .Matlab5.3 与 以 前 的 MATLAB 版 本 的 最

2、大 区 别 就 是 增 加 了 电 力 系 统 模 块 库 (PowerSystemBlockset),能快速而准确地对电路及电力系统进行仿真。1990 年 MathWorks 软件公司为 Matlab 提供了新的控制系统模型图形输入与仿真工具 Simulink.作为对 Matlab 语言运算环境的扩展,在保持 Matlab 的一般性能基础上,Simulink 又增加了许多功能.它与 Matlab 及 其工具箱结合使用 , 可以完全对连续系统、离散系统、连续和离散混合系统的动态性能进行仿真与分析 . Simulink 与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比 ,具有更直观、方便、灵活的优

3、点 .Simulink 提供了 8 个子模型库:Continuous(持续环节)、Discrete(离散系统)、Function&Tables(函数及图表)、Math(数 学计算)、Nonlinear(非线形环节)、Signals&System(信号及系统)、Sink(输出方式)、Source(输入源).在以上 每个子模型库中还包含有相应的功能模块,如 Source 子模块中包含有 SineWave(正弦波)、PulseGenerator(脉 冲信号 ) 、Step( 阶跃信号 ) 等,Sink 子模块中包含有 scope( 示波器 ) 、 To Workspace(传送到工作

4、空间 ) 、 XYGraph(X-Y 图表)等. Simulink 提供了动态系统建模、分析和仿真的交互环境,能够实现交互建模、交互 仿真 , 并允许用户 扩展仿真环境等功能 .Simulink 的专用模型库 (Blocksets) 提供了一些专用元件集 , 使得 Simulink 的功能进一步扩展。12d一、单相桥式全控整流电路（电阻性负载）工作原理。单相桥式全控整流电路（电阻性负载）如图 1 所示，电路由交流电源、整流变压器、晶闸管、负载以 及触发电路组成。我所要分析的问题是 为不同值时，输出电压及电流的波形变化。Ti2VT1VT3idauuuRbVT2 VT4图 1其工作原理如下：（1）

5、 在 u2 正半波的（ ）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 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（ ）区间，在 时刻，触发晶闸管 VT1、VT4 使其导通。（3） 在 u2 负半波的（ ）区间，在 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（ ）区间，在 时刻，触发晶闸管 VT2、VT3 使其元件导通， 负载电流沿 bVT3R

6、VT2 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。二、建立仿真模型及仿真实现1.参数设置在 MATLAB 工具箱的 Electrical 模块库中选取:AC Voltage source(交流电压源)模块，对其参数进行 设置。如图 2 所示。- 1 -l图 2在 MATLAB 工具箱 Power Electronics 中选取:Thyristor(晶闸管)模块，对其参数进行设置。如图 3 所示。l图 3在 MATLAB 工具箱 Sources 库中选取 Pulse Generator(脉冲发生器)模块，对其参数进

7、行设置。如图 4 所示。通过改变 Phase delay(相位延迟)改变控制角的不同。计算方法：例如：取=30°时，对应 时间为 t=0.02*30/360=0.02/12s，脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取 10%即可。图 4- 2 -l在 MATLAB 工具箱 Elements 模块库中选取 Series RLC Branch(串联 RLC 支路)模块，对其参数进行设 置。串联 RLC 支路为纯电阻电路，即为单相桥式全控整流电路的电阻性负载情况，将电阻设置为 2， 如图 5 所示。llll图 5在 MATLAB 工具箱 Sinks 模块库中选取 Scope(示波器)模块。在 M

8、ATLAB 工具箱中 Measurements 模块库中选取 Current Measurement(电流测量)模块，改名为 I,其 参数设置为默认值。在 MATLAB 工具箱中 Measurements 模块库中选取 Voltage Measurement(电压测量)模块，改名为 U,其 参数设置为默认值。在 MATLAB 工具箱 Sinks 模块库中选取 Demux(解复用)模块。2 设计电路图将各元件按照原理图连线即可得到电路图模型。如下图图 7 所示。图 7在触发脉冲为 0º，30º，60º，90º，120º和 180º下，示

9、波器依次显示了 Ug(触发信号)Uab(电源电压)Uvt(晶- 3 -闸管电压)Ivt(晶闸管电流)Id(负载电流)Ud(负载电压)波形图。 =0º时，波形图如图 8 所示。图 8 =30º时，波形图如图 9 所示。- 4 -图 9 =60º时，波形图如图 10 所示。图 10 =90º时，波形图如图 11 所示。图 11- 5 - =120º时，波形图如图 12 所示。图 12 =180º时，波形图如图 13 所示。图 13- 6 -三、仿真结果分析及总结1、仿真结果分析从上面的仿真结果可以看出，仿真的结果与理论分析的结果基本一致：第一，带电阻负载时，电源电压过零时，晶闸管自然关断 。第二，带电阻负载时，负载电阻电压与电流波形相同，成线性关系。2、总结单相桥式全控整流电路（电阻性负载）是典型