单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)13074.pdf

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1、目录 完美篇 单相桥式全控整流电路仿真建模分析.错误!未定义书签。（一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载).错误!未定义书签。1.电路的结构与工作原理.错误!未定义书签。2.建模.错误!未定义书签。3 仿真结果与分析.4 4 小结.6（二）单相桥式全控整流电路(阻-感性负载).7 1.电路的结构与工作原理.7 2.建模.8 3 仿真结果与分析.10 4.小结.错误!未定义书签。（三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载).13 1.电路的结构与工作原理.错误!未定义书签。2.建模.14 3 仿真结果与分析.16 4 小结.18 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的 1、不同负载时，单相

2、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 电路结构 U1U2UdId+-TVT3VT1VT2VT4abR 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图)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=1/2 u2。（2）在u2 正半波的t=时刻：触发晶闸管 V

3、T1、VT4 使其导通。电流沿 aVT1RVT4bTr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=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=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，=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 bVT3RVT2aTr 的二次绕组b 流通，电源电压沿正半周期的

4、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、关断。基本数量关系 a.直流输出电压平均值 2cos19.02cos122)(sin21222UUtd tUUd b.输出电流平均值 2cos19.02RURUIdd 2.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

5、2 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的 MATLAB 仿真模型 模型参数设置 a.交流电源参数 b.同步脉冲信号发生器参 Pulse Generator 的参数 Pulse Generator 1 的参数 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（纯电阻负载）(截图)c.触

6、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：=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

7、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 电路结构 U1U2UdId+-TVT3VT1VT2VT4abR 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)的电路原理图(截图)工作原理（1）在u

8、2 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 aVT1LRVT4bTr 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。（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

9、、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 bVT3LRVT2aTr 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 输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是 090。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。基本数量关系 a.直流输出电压平均值 cos9.

10、0cos22)(sin21222UUtd tUUd b.输出电流平均值 RUIdd 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 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 Pulse Generator1 的参数 c.电阻电感参数 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

11、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：=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，MATLAB 仿真波形如下：=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

12、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 电路结构 U1U2UdId+-TVT3VT1VT2VT4abRE 单相桥式全控整流电路（反电动势负载）的电路原理图(截图)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。22arcsinUE 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

13、存在。这样，相当于触发角被推迟，即=。2.建模 在 MATLAB 新建一个 Model，命名为 dianlu6，同时模型建立如下图所示：图17 单相桥式全控整流电路(反电动势)的MATLAB仿真模型 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 Pulse Generator1 的参数 c.电阻、反电动势参数 电阻参数 反电动势参数 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；电源电流 i2通过负载电流Id；负载两端的电压 Ud;6通过晶闸管电流电压。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：=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，MATLAB 仿真波形如下：=60单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图)d.触发角=90，MATLAB 仿真波形如下：=90单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图)4 小结 单相全控桥式整流电路主要适用于 4KW 左右的整流电路，与单相半波可控整流电路相比，整流电压脉动减小，美周期脉动俩次。变压器二次侧流过正反俩个方向的电流，不存在直流磁化，利用率高。