单相交流调压电路的设计与仿真.docx
班级实验六单相交流调压电路的设计与仿真姓名学号时间2022/12/1自动化202一、实验目的：1、单相交流调压电路的结构、工作原理、波形分析。2、在仿真软件Matlab中进行单相交流调压电路的建模与仿真，并分析其波 形。3、进一步熟悉MATLAB中对Simulink的使用及构建模块；4、进一步熟悉掌握用MATLAB绘图的技巧。二.实验内容.单相交流调压电路电路（纯电阻负载）1.1 电路结构1.2 工作原理电阻负载单相交流调压电路中，VT1和VT2可以用一个双向晶闸管代替，在交流 电源的正半周和负半周，分别对晶闸管的开通叫进行控制就可以调节输出电压。正负半 周触发角时刻起均为过零时刻°在稳态情况下°应使正负半周的触发角相同。可以看出。 负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。2 ,单相交流调压电路（阻感负载）电路的结构2.1 .工作原理当电源电压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，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n + a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。 3.Simulink建模如下：（电阻性负载）皿皿（阻感性负载）模块说明及参数设置说明：由图6可知，从左到右依次是：晶闸管、交流电压源、脉冲发生器、负载、示波器、电源图 形用户界面。©ug3Continuous.晶闸管：晶闸管是一种大功率开关型半导体器件。1 .交流电压源：交流电压源是电流电压方向随时间作周期性变化的装置，设置它的幅值为50v, 频率为50Hz。2 .脉冲发生器：脉冲发生器是用来发生信号的系统，产生所需参数的电测试信号仪器，设置 它的幅值为Iv,周期为0.01s,延迟触发的时间依情况而定。3 .负载：负载是指连接在电路中消耗电能的电源两端的电子元件，可通过调节来选择是电阻 负载还是阻感负载等等。这里电阻值设为0.01Q,电感值设为0.01H。4 .示波器：示波器是一种用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，设置示波器输入端子 的个数为6个，坐标轴设为6个。6,源图形用户界面：图形用户界面是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。三、实验报告1 .电阻性负载a =30°& Scope XFile Tools View Simulation Help ,力® 给，日，多吩ReadySample based Offset=0 T=0.100a =60°ReadySample based Offset=0 T=0.100Q =90° Scope XFile Tools View Simulation Help彳力D所给臼多周， Scope XFile Tools View Simulation Help彳力D所给臼多周，>advSample based Offset=0 T=0.10ia =120°Sample based Offset=0 T=0.10(图中的闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。在交流电源ui的正半周和负半周,分别对VT1和VT2的触发延迟角a进行控制就可以调节输出电压。通过对波形的分析可以得出a的移相范围为0FI, a=0时相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值，Uo =Ulo随着Q的增大，Uo逐渐减小。直到。=兀时，Uo =0。此外，a=0时，功率因数为1，随着。的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，功率因数也逐渐降低。在触发VT1前，VT1相当于断路，故其电流波形为0。由于其与VT2并联，故在VT2 截止时其波形为电源电压波形，VT2导通时其波形接近于0o在t=a时触发VT1导通，VT1 阻值此时很小，犹如一根导线，其电压波形接近于0,此时其电流波形与负载电流波形一致。在触发角a大于0,电源电压改变符号之后两个晶闸管全部处于关断状态。在VT1, VT2均不触发时相当于断路，故此时负载电压波形为0, VT1与VT2有一个导通时电源电 压几乎全部加在负载上，此时其电压波形为电源电压。由于其为纯阻性负载，故其电流波形 为电压波形除以R。2.阻感性负载a ReadySample based Offset=0T=0.300 I-ScopeFile Tools View Simulation Helpa =（|）xReadySample based T-1.000波形分析经过分析可得触发角a的移相范围在阻抗角与ri之间。设负载的阻抗角为arctan(L/R)。 如果用导线把晶闸管完全短接，稳态时负载电流应是正弦波,且由于电感的作用，在感应电动 势的作用下其相位应滞后于电源电压。的角度为阻抗角。在用晶闸管控制时,由于只能通过 触发延迟角a推迟晶闸管的导通，所以晶闸管的触发脉冲应在电流过零点之后,使负载电流更 为滞后，而无法使其超前。在触发VT1之前，VT1相当于断路，其电流波形为0,电压波形 在VT2导通时接近于0, VT2关断时为电源电压的波形。在t=a的时刻触发VT1导通，VT1 相当于导线，故其电压波形为0o其电流波形与流过负载的电流波形一致。在VT1, VT2 均不触发时，其电压波形为0,电流波形也为0.当有一个晶闸管触发时，负载两端电压波 形即为电源电压波形。由于电感的作用，电流不能突变。故电流会从0开始增大电感充电， 在电源电压反向后，电感放电，电流逐渐减小，到0之后晶闸管关断，等待下一个晶闸管 的触发。在0到。之间的某一时刻触发VT1,则VT1的导通时间将超过口，到触发VT2时' 负 载电流Io尚未过0, VT1仍在导通，由于VT2承受反压，VT2不会开通。若VT2的触发脉 冲有足够的宽度，则，VT2就会开通。因VT1会提前开通，负载L被过充电，其放 电时间也将延长，使VT1导电时间延长，VT2导电时间缩短。故在刚开始时VT1导通角大i()=Ux sin( wZ -(/)- sin(a -(p)etan 于n, VT2导通角小于n。因 Z,当t趋近于无穷时，其指数分量可看作3故此时VT1与VT2的导通时间都趋近到n,与触发角。=6的 工作状况完全相同。在a >6的时候触发VT1导通，由于延后触发VT1使电感充电时间变短，则其放电时 间也会变短，则在触发VT2导通之前电感就已放电完毕从而使得VT1关断。故在VT1导通 时电压波形接近于0,电流波形由于电感的作用，不能瞬时变化，故电流波形会从。开始 增大，到电源电压过。变负时，电感开始放电，电流减小，电流降到0时，VT1关断。关 断后由于VT2还没导通，故此时电源电压几乎全部加在晶闸管上，故此时电压波形为电源 电压波形，电流波形为0。负载电压波形与电流波形在没有管子导通时均为0,在有管子 导通时电压波形为电源电压波形，电流波形与流过晶闸管的电流波形一致。四，心得体会通过这次试验我觉得我的电路分析能力更上一层楼了，且结合实验内容对老师上课所 讲授的知识有了更加深刻的印象。对电路上各个元件的使用和操作都更加得心应手，对课堂 知识有了更新的认知，只有实操一一次，才会把书本文字转换成货真价实的专'也知识和使用 能力，否则只会是空中楼阁徒有其表。
