单相及三相桥式全控整流电路仿真实验.docx

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1、实验二单相及三相桥式全控整流电路仿真实验班级自动化202姓名学号时间2022/9/28单相及三相桥式全控整流电路仿真实验一、实验目的：1、加深理解单相及三相桥式全控整流电路的工作原理。2、掌握单相及三相桥式全控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。 二、实验主要仪器与设备：PC机、MATLAB仿真软件三、实验原理.单相桥式全控整流电路1带电阻负载的工作原理在电源电压正半波，在wta时，晶闸管VT1, VT4承受正向电压，晶闸管VT2, VT3 承受反向电压，此时F个晶闸管都不导通，且假设4个晶闸管的漏电阻相等，则 仇1(4)二比2(3)=1/21；2;在枇二a时，晶闸管VT1,

2、VT4满足晶闸管导通的两条件，晶闸管 VTI,VT4导通，负载上的电压等于变压器两端的电压U2:在wt= J： T时，因电源电压过零, 通过晶闸管VTI, VT4的阳极电流小于维持晶闸管导通的条件下降为零，晶闸管关断: 在电源负半波，在wta+兀时; 触发晶闸管VT2, VT3使其元件导通，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二-U2)和电流，且波形相位相同。 此时电源电压反向施加到晶闸管VTI, VT4,使其承受反向电压而处于关断状态：在 wt=2n时，因电源电压过零，通过晶闸管VT2, VT3的阳极电流小于维持品闸管导通的 条件下降为零，晶闸管关断。L2带阻感

3、负载的工作原理在u2正半波的(0%)区间：晶闸管VTI、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。在u2正半波的w t二a时刻及以后：在w t二a处触发晶闸管VT1、VT4使其导通， 电流沿a-VTI-L-R-VT4-b-Tr的二次绕组一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。在u2负半波的(兀Ji+a)区间：当wt兀时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管 VTK VT4继续导通。在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正

4、压，因无触发脉冲，VT2、 VT3处于关断状态。在u2负半波的w t=m +a时刻及以后：在wt=n+a处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b-VT3- -L-R-VT2- +a-Tr的二次绕组一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二-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w t=2n+a处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。从波形可以看出a90。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a在090。之间变化时，晶 闸管导通角。三兀，导通角。与

5、控制角a无关。晶闸管承受的最大正、反向电压.三相桥式全控整流电路三相整流变压器采用Dy联结，由于共阳极组在电源正半周导通，流经变压器二次绕 组的是正向电流，共阴极组在电源负半周导通，流经变压器二次绕组的是反向电流，因 此一个周期中，变压器绕组中没有了直流磁动势，有利于减小变压器磁通、电动势中的 谐波。此外，习惯上希望晶闸管按从6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号， 即共阴极组中与a、b、e三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中 与a、b、e三相电源相接的三个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。三相桥式全控整流电路必 须用双窄脉冲或宽脉冲触发，其移相范围为0。12

6、0。，最大导通角为120。.VT1 VT3 VT5 dT a. Z ZoI aInL-vb J %c_Ic zfzfzf VT4VT6VT2 d2四、实验内容及步骤1.单相桥式全控整流电路启动MATLAB,进入SIMULINK后新建文档，绘制单相桥式全控整流系统模型如图 所示。模块说明及参数设置说明由图可知，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 图形用户界面五、实验报告1 .单相桥式全控整流电路带电阻性负载a. a =30b. a =60。c. a =90。在电源电压正半波(0n )区间，晶闸管承受正向电压，脉冲UG在w匚a处触发晶闸管VT1和VT4,晶闸管VT1

7、,VT4开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。在w t=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，负载电流为在电源电压负半波(2T)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在皿=2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。证明仿真波形是准确的。带阻感性负载a.a.a =30b. a =60。c. a =90。波形分析：在电源电压的正半周期,触发角a处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开 通，此时VT1, VT2电压值为0,电流波形与负载波形相同。由于负载中有电

8、感存在使负载 电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，若负载中电感很大，则负载电流连续且波形近似 为一水平线，则在晶闸管导通范围内晶闸管电流也为一条水平线。当电源电压过零变负时，由 于电感的作用，品闸管VT1和VT4中仍流过电流i,并不关断。至t=pi+a时刻，给VT2和VT3 加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压,故两管导通。VT2和VT3导通后，电源电压通过 VT2和VT3分另I向VT1和VT4施力口反压使VT1和VT4关断。此时VT2和VT3导通，VT1 和VT4相当于并联，电压波形即为电源电压波形，电流波形降为0。VT2、VT3和VT1、 VT4在一个周期内轮回导通，故将VT1、

9、VT4波形延后半个周期即为VT2、VT3波形。电感对负载电流起平波作用，若负载中电感很大，则负载电流连续且波形近似为一水平线。电压波形在一个周期的前半周期为VT2、VT3电压波形的相反值，后半周期为VT1、VT4 电压波形的相反值。2 .三相桥式全控整流电路带电阻性负载a. a =30。二 *W*KWfile Tools yiew Simulation Helpfile Tools yiew Simulation Help ( i)叠-至的，将三相电压波形与整流电压相比较，整流后的电压是直流，一个周期内有六个波头且波 形与三相输入电压波形相对应。证明仿真波形是准确的。因为是电阻负载，整流后的电

10、压和 电流波形相同，但幅值不同。.Scope文件(F)工具(T)视图(V)仿真(I) G) 第 yb. a =60- X帮助(H) 2 奈国203Pill/ GAnprAtnr fThvri以cr R-PiikAVR Voltage Measurement I 520：S3 xWWWX N N N N V0.550.560.570.580.590.6时间就绪基于采样T=1.000a =60。时相比a =30时输出电压、电流，三相电流及晶闸管VT1的电压电流的幅值明显减小，这是因为它们的幅值大小与cos a的大小成正比。所以所得波形与理论相符合。c. a =90N Scope文件(F)工具视图(

11、V)仿真N Scope文件(F)工具视图(V)仿真Three-Phase V-l Measurement/signal：1 WThree-Phase V-l MGasuremenl/signal：2 LTtueePhas Vl Mgasureawnl/signalJPulse Generator (Thyristor, 6-Pulse) 1Pulse Generator (Thyristor, 6-Pulse) 2Pulse Generator (Thyristor. 6-Pulse) 3Pulse Generator (Thyristor, 6-Pulse) 4Pulse Generator

12、 (Thyristor. 6-Pulse) 5Pukp GpnAfRtnr (Thvrinr 6.PiiI%aVR时间就绪基子枭样T=1 000a =90时相比a=30。 、60。时输出电压、电流，三相电流及晶闸管VT1的电压电流的幅值明显减小，基本趋向于零。所得波形与理论相符合。带阻感性负载a =60。a =60。a =30 bcope bcopefile Jools yiew Simulation Helpfile Tools View Simulation Hdpa =90。K ScopePe Iol View SjmulAbon HelpBB1 . 1 M. I . 1 I.O.LL1口一1IL-U一LL.0.185Q19 ai95 0202060210215G220225Q23023s从以上仿真波形图可知改变不同的控制角，输出电压、电流随之减小，直至a =90。时基本为零。由于电感的存在，电流的波形基本趋于平直化。从仿真波形上看稍微有所波动,不过最终会趋向于零或是在零附近很小的范围内波动。所以，仿真结果基本正确。六，心得体会这次实验让我熟悉了 simulink的使用，对单相及三相桥式全控整流电路有了更深的理解, 对他们的波形的由来有了更加清晰的认知，不仅让我电路分析能力更上一层楼，我对电路中每 个参数的变化对电路的输出波形结果有什么影响也有了更深一步的理解。