单相桥式全控整流电路仿真建模分析.docx
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单相桥式全控整流电路仿真建模分析
单相桥式全控整流电路仿真建模剖析
一、单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
1电路的构造与工作原理
电路构造
VT1
VT3
id
T
i2
a
u1
u2
ud
R
b
VT2
VT4
图1
单相桥式全控整流电路
（纯电阻负载）的电路原理图
工作原理
在电源电压正半波，在wt＜α时，晶闸管VT1，VT4蒙受正向电压，晶闸管VT2，VT3蒙受反向电压，此时4个晶闸管都不导通，且假定4个晶闸管的漏电阻相等，则ut1（4）=ut2（3）=1/2U2；在wt=α时，晶闸管VT1，VT4知足晶闸管导
通的两条件，晶闸管VT1，VT4导通，负载上的电压等于变压器两头的电压U2；
在wt=π时，因电源电压过零，经过晶闸管VT1，VT4的阳极电流小于保持晶闸管导通的条件降落为零，晶闸管关断；在电源负半波，在wt＜α+π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=-U2）和电流，且波形相位同样。
此时电源电压反向施加到晶闸管VT1，VT4，使其蒙受反向电压而处于关断状态；在wt=2π时，因电源电压过零，经过晶闸管VT2，VT3的阳极电流小于保持晶闸管导通的条件降落为零，晶闸管关断。
2单相桥式全控整流电路建模
在MATLAB新建一个Model，同时模型成立以下列图所示：
图2单相桥式全控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真模型
模型参数设置
在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频次设置为50Hz，电阻阻值设
置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为（与输
入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为20°，60°，90°，
150°因为两个晶闸管在对应时辰不停地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发
周期应相差180°。
晶闸管参数
脉冲参数
电源参数
负载参数
3仿真结果与剖析
a．触发角α=30°，MATLAB仿真波形以下
图3α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果（电阻性负载）
b．触发角α=60°，MATLAB仿真波形以下
图4α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果（电阻性负载）
c．触发角α=90°，MATLAB仿真波形以下
图5α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果（电阻性负载）
4小结
单相桥式全控整流电路（电阻性负载）一共采纳了四个晶闸管，VT1,VT2两只晶闸管接成共阳极，VT3,VT4两只晶闸管接成共阴极，当u2在（0~α）晶闸管VT1和VT4蒙受正向电压，可是没有触发脉冲晶闸管没有导通。
在（α~π）VT1和VT4蒙受正向电压，有触发脉冲晶闸管VT1，VT4导通。
当u2在（π~π+α）闸管VT2和VT3蒙受正向电压，可是没有触发脉冲晶闸管没有导通。
在（π
+α~2π）VT2和VT3蒙受正向电压，有触发脉冲晶闸管VT2，VT3导通。
单相
桥式全控整流电路（电阻性负载）是典型单相桥式全控整流电路,桥式整流电路
的工作方式特色是整流元件一定成对以构成回路，负载为电阻性。
二、单相桥式全控整流电路（阻感性负载）
1电路构造与工作原理
电路构造以下图
id
T
i2
VT1
VT3
a
u1
u2
ud
b
VT2
VT4
R
图6单相桥式全控整流电路（阻感性负载）的电路原理图
工作原理
（1）在u2正半波的（0~α）区间：
晶闸管VT1、VT4蒙受正压，但无触发
脉冲，处于关断状态。
假定电路已工作在稳固状态，则在0～α区间因为电感释
放能量，晶闸管VT2、VT3保持导通。
（2）在u2正半波的ωt=α时辰及此后：
在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4
使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr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，使其蒙受反压而处于关断状态。
（3）在u2负半波的（π~π+α）区间：
当ωt=π时，电源电压自然过零，感觉电势使晶闸管VT1、VT4持续导通。
在电压负半波，晶闸管VT2、VT3蒙受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
（4）在u2负半波的ωt=π+α时辰及此后：
在ωt=π+α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→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，使其蒙受反压而变成关断状态。
晶闸管VT2、VT3向来要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
从波形能够看出α＞90o输出电压波形正负面积同样，均匀值为零，所以
移相范围是0～90o。
控制角α在0～90o之间变化时，晶闸管导通角θ=π，
导通角θ与控制角α没关。
晶闸管蒙受的最大正、反向电压。
2MATLAB建模
在MATLAB新建一个Model，同时模型成立以下列图所示：
图7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
在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频次设置为50Hz，电阻阻值设
置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为（与输
入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30°，50°，90°，
150°，因为两个晶闸管在对应时辰不停地周期性交替导通，关断，所以脉冲出
发周期应相差180°。
晶闸管参数
脉冲参数
电源参数
3仿真结果与剖析
a.触发角α=30°，MATLAB仿真波形以下
图8α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果（阻感性负载）
a.触发角α=60°，MATLAB仿真波形以下
图9α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果（阻感性负载）
b.触发角α=90°，MATLAB仿真波形以下
图10α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果（阻感性负载）
4小结
经过仿真可知，因为电感的作用，输出电压出现负波形，当电感无穷增大时，
控制角a在0~90°之间变化时，晶闸管导通角θ=180°，导通角θ与控制角a
没关。
经过自己仿真，在设置脉冲时，不一样信号对的晶闸管要赐予的脉冲相差180°，
不论控制角α多大，输出电流波形因电感很大而呈一水平线，在电源输出反向电
压时，晶闸管组还没有脉冲，因为有电感的存在，电感性负载仍有电流经过，所
以经过电阻的电流不变。
三、单相桥式全控整流电路（反电动势负载）
1电路的构造与工作原理
电路构造
图11单相桥式全控
整流电路（反电势负载）的电路原理图
工作原理
当整流电压的刹时价ud小于反电势E时，晶闸管蒙受反压而关断，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。
与电阻负载对比晶闸管提早了电角度δ停止导电，δ称作停止导电角。
若α<δ时，触发脉冲到来时，晶闸管蒙受负电压，不行能导通。
为了使晶闸管靠谱导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始蒙受正电压时，触发脉冲仍旧存在。
这样，相当于触发角被推延，即α=δ。
2MATLAB建模
在MATLAB新建一个Model,同时模型成立以下列图所示：
图12单相桥式全控整流电路（反电动势负载）的MATLAB仿真模型
模型参数设置
在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频次设置为50Hz，电阻阻值设
置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为（与输
入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30°，50°，90°，
150°因为两个晶闸管在对应时辰不停地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发
周期应相差180°。
脉冲参数
电源参数
负载参数
3仿真结果与剖析
a.触发角α=30°，MATLAB仿真波形以下：
图13α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）
b.触发角α=60°，MATLAB仿真波形以下
图14α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）
c．触发角α=90°，MATLAB仿真波形以下
图15α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）
4小结
此电路中当电枢电感不足够大时，输出电流波形断续，使晶闸管-电动势系
统的机械性变软，为此往常在负载回路串接平波电抗器以减小电流脉动，延伸晶
闸管导通时间，假如电感足够大，电流就能连续。
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对比，整流电压脉动减小，
每周期脉动两次。
变压器二次侧流过正反两个方向的电流，不存在直流磁化，利
用率高。
三相半波可控整流电路
1电路的构造与工作原理
电路构造
图16三相半波可控整流电路（电阻性负载）的电路原理图
实验原理
三相半波可控整流电路纯电阻性负载，以下图。
图中T为整流变压器，为了获得中性线，整流变压器的二次接成星形，一次绕组接成三角形，使三次谐波都能够经过，减少了高次谐波对电网的影响。
为了获得零线，整流变压器的二次绕组一定接成星形，而一次绕组多接成三角形，使其3次谐波能够经过，减少高次谐波的影响。
三个晶闸管的阳极分别接入u、v、w三相电源，它们的阴极连结在一同，称共阴极接法，这对触发电路有公共线者连线较方便，用得较广。
2实验步骤
（1）翻开Matlab/Simulink环境，成立新的Simulink模型窗口，命名为
SXQQ；
（2）翻开电源模块组，复制三个沟通电压源模块Ua、Ub、Uc到SXQQ模型
窗口中，翻开参数设置对话框，进行三相对称沟通电压源参数设置：
三相对称交
流电压源的幅值设为220V，频次为50Hz，相位分别为0o、240o、120o。
（3）三相桥式全控整流器的建模可直接调用通用变换器桥仿真模块。
将其
复制到SXQQ模型窗口中，参数设置中，选择晶闸管器件。
（4）整流器的六脉冲触发器模块需要与三相线电压同步，所以建模时需要
3个电压检测模块和1个同步六脉冲触发器模块。
将这些元件模块复制到SXQQ
模型窗口中，并进行以下图的连结。
同步六脉冲触发器设置：
频次为50Hz，
脉冲宽度为1o，选择双脉冲触发方式。
（5）翻开控制元件模型组，复制一个常数元件模块到SXQQ模型窗口中作为
同步六脉冲触发器的控制移相角。
（6）翻开元件模块组，复制一个并联RLC元件模块到SXQQ模型窗口中作为
负载。
（7）翻开丈量模块组，增添一个电压丈量装置以丈量负载电压；
（8）经过适合连结，能够获得系统仿真电路
3MATLAB建模
在MATLAB新建一个Model，同时模型成立以下列图所示：
图17三相半波可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真模型
参数设置以下
电源参数
脉冲参数
4仿真结果与剖析
a.触发角α=0°，MATLAB仿真波形以下：
图18α=0°三相半波可控整流电路仿真结果（电阻性负载）
b.触发角α=30°，MATLAB仿真波形以下：
图19α=30°三相半波可控整流电路仿真结果（电阻性负载）
c.触发角α=90°，MATLAB仿真波形以下：
图20α=90°三相半波可控整流电路仿真结果（电阻性负载）
5小结
a=0时的工作原理剖析：
晶闸管的电压波形，由3段构成：
第1段，VT1导通时期，为一管压降，可近似为uT1=0
第2段，在VT1关断后，VT2导通时期，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压。
第3段，在VT3导通时期，uT1=ua-uc=uac，为另一段线电压。
a=30时的波形
负载电流处于连续和断续之间的临界状态，各相仍导电120。
a>30的状况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120。
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