2023年单相桥式全控整流电路Matlab仿真.pdf

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1、目录 单相桥式全控整流电路仿真建模分析.（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.2.建模.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.（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.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

2、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 1.1 电路结构 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图)1.2 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 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

3、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 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 bVT3RVT2aTr 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

4、。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。1.3 基本数量关系 a.直流输出电压平均值 b.输出电流平均值 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 2 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的 MATLAB 仿真模型 2.1 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

5、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.触发角=60，MATLAB 仿真波形如下：整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分析一实验目分析其波形二实验

6、内容一单相桥式全控整流电路纯电阻负载电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的=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

7、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。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。整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果

8、与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的（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 1.1 电路结构 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)的电路原理图(截图)1.2 工作原理（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，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）

9、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 aVT1 LRVT4 bTr 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、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

10、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90o 输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是090o。控制角在 090o 之间变化时，晶闸管导通角，导通角与控制角无关。1.3 基本数量关系 a.直流输出电压平均值 b.输出电流平均值 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整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控

11、整流电路仿真建模分析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)的 MATLAB 仿真模型 2.1 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

12、 Ud。3 仿真结果与分析 a.触发角=0，MATLAB 仿真波形如下：整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的=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：整流电路反电动势

13、负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的=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

14、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，晶闸管均不通期间，承受二分之一的电源电压。整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的（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 1.1 电路结构 单相桥式全控整流电路（反电动势负载）的电路原理图(截图)1.2 工作原理 当整流电压的瞬时

15、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。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 2.1 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 P

16、ulse 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 VT1.VT4电流 Ial；晶闸管 VT1.VT4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 VT2.VT3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：整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分

17、析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的=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。整流电路反电动势负载电路的结构与工作原理建模仿真结果与分析小结单相桥式全控整流电路仿真建模分析一实验目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电路的结构与工作原理电路结构单相桥式全控整流电路纯一个桥臂在正半波的区间晶闸管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在正半波的