单相全控整流电路性能研究

1、单 项 桥 式 全 控 整 流电 路 的 性 能 研 究 院系:电气与信息工程学院 科目:电力电子技术班级:T1323-16学号:20130231623姓名:任 *飞2016年 5月 13日目录:一 实验目的 - 1二 实验内容 - 1 1 主电路设计 -1 2 工作原理 -1 3 触发电路设计 - 2三 MATLAB 仿真与分析 - 3 1 建立仿真模型 - 3 2 仿真与分析 - 4 a. 仿真结果 - 4 b. 电阻负载时 /U 2U d 曲线 -6 c. 分析总结 -6四 总结与体会 - 7一 实验目的1 熟悉单项桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况2 明确对触发脉冲的要求3 观察在

2、电阻负载、 电阻电感负载和反电动势负载情况下电路的输出电压和电流的波形二 实验内容1 主电路设计在单项桥式全控整流电路中, 晶闸管 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,负载电流 id 为 零, ud 也为零, VT1、 VT4串联承受电压 u2,设 VT1和 VT4的漏电阻相等,则各承受 u2的 一半。 若在触发角 处给 VT1和 VT4加触发脉冲, VT1、 VT4即导通, 电流从 a 端经 VT1、 R 、 VT4流回电源 b 端。当 u2为零时,流经晶闸管的电流也降到零, VT1和

3、VT4关断。电路示 意图如图所示。 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。四个晶闸管都不通。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 R VT4 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

4、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 R VT2 a 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

5、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、关断。 a. 直流输出电压平均值2cos 19. 02cos 122 (sin 21U 222+=+=U U t td U d b. 输出电流平均值2cos 19. 0I 2+= R U R U d d3 触发电路设计对于使用晶闸管的电路, 在晶闸管阳极加正向电压后, 还必须在门极与阴极之间加触发 电压, 使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。 根据控制要求决定晶闸管的导通时刻, 对变流 装置的输出功率进行控制。 触发电路是

6、变流装置中的一个重要组成部分, 变流装置是否能正 常工作, 与触发电路有直接关系, 因此, 正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是 保证晶闸管变流装置安全,可靠,经济运行的前提。集成化触发电路具有体积小、功耗小、性能稳定可靠、使用方便等优点。相控集成触发 器主要有 KC 系列和 KJ 系列。 KJ004晶闸管移相触发电路的工作原理和以上锯齿波触发电路 原理相似。三 MATLAB 仿真与分析1 建立仿真模型这里的仿真主要是运用 MATLAB 软件中的 simulink 工具。Simulink 是基于 MATLAB 的框图设计环境,可以用来对各种动态系统进行建模、分析和 仿真,它的 建模范围

7、广泛,可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模,例如航空航 天动力学系统、 卫星控制制导系统、 通讯系统、 船舶及汽车动力学系统等等, 其中包括连续、 离散,条件执行,事件驱动,单速率、多速率和混杂系统等等。 Simulink 提供了利用鼠标拖 放的方法建立系统框图模型的图形界面, 而且 Simulink 还提供了丰富的功能块以及不同的专 业模块集合,利用 Simulink 几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。 先从 simulink 的元件库中找到需要用的元件, 然后搭建相应的主电路, 设置好参数后即 可进行仿真。 2 仿真与分析 a. 仿真结果 波形图分别代表晶体管 V

8、T 上的电流、晶体管 VT 上的电压、负载上的电压。下列波形 分别是延迟角 为 30、60、90、120时的波形变化。 （1）当延迟角 =30时，波形图如图 （2）当延迟角 =60时，波形图如图 （3）当延迟角 =90时，波形图如图 4 （4）当延迟角 =120时，波形图如图 5 b. 电阻负载时 U d / U 2 a 曲线 Ud / U 2 a c. 分析总结 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

9、管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。 在电源电压负半波( 2 区间，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。 在单项全控桥式整流电路电阻性负载电路中，要注意晶闸管 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） 。 6 四 总结与体会 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，比如晶闸管压降的变化，负载电流的变化。不仅增加了我的知识积 累，让我了解了这些知识在电源上丰富而强大的用途，还让