单相交流调压电路仿真.docx
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单相交流调压电路仿真
单相交流调压电路仿真(总9页)
一、单相交流调压电路(电阻负载)
1原理图
图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。
图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R串联接到交流电源U2上。
当电源电压正半周开始时出发VT1,负半周开始时触发VT2,形同一个无触点开关,允许频繁操作,因为无电弧,寿命特长。
在交流电源的正半周
时,触发导通VT1,导通角为
=
;在负半周
+
时,触发导通VT2,导通角为
=
。
负载端电压
为下图所示斜线波形。
这时负载电压U为正弦波的一部分,宽度为(
),若正负半周以同样的移相角
触发VT1和VT2,则负载电压U的宽度会发生变化,那么负载电压有效值也将随
角而改变,从而实现交流调压。
图1-1单相交流调压电路的电路(电阻负载)原理图
2建立仿真模型
根据原理图用MATLAB软件画出正确的仿真电路图,如图1-2。
图1-2单相交流调压电路电路(电阻负载)的MATLAB仿真模型
仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间结束时间如图1-3。
图1-3仿真时间参数
电源参数,如图1-4。
图1-4交流电源参数
触发脉冲参数设置,如图1-5、1-6。
图1-5触发脉冲参数
图1-6触发脉冲参数
3仿真波形
设置触发脉冲α分别为0°、60°、120°、180°。
与其产生的相应波形分别如图1-6、图1-7、图1-8、图1-9。
在波形图中第一列波为触发脉冲波形,第二列波为晶闸管电压波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形。
图1-6α=0°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果
图1-7α=60°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果
图1-8α=120°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果
图1-9α=180°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果
4小结
在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管Ug1承受正向电压,在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流Id,负载上有输出电压和电流。
在ωt=π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0。
在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管Ug2承受正向电压,在ωt=α+180度处触发晶闸管Ug2,Ug2导通,而Ug1受反向电压,晶闸管不导通到电压电源U2的下个周期的正半波,脉冲在ωt=2π+α处又触发Ug1晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流有加在负载上,如此不断反复。
二、单相交流调压电路(阻感负载)
1原理图
图2-1为阻感负载的单相调压电路。
图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R与电感L串联接到交流电源U2上。
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,故电流不能立即为零,此时晶闸管导通角α的大小不但与控制角有关,而且与负载阻抗角有关。
两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点,α的最大变化范围0°<=α<180°,正负半周有相同的α角。
如图2-1。
图2-1单相交流调压电路(阻感负载)原理图
2建立仿真模型
利用Simulink软件对升压式直流斩波电路(Boost)进行仿真,如图2-2
图2-2单相交流调压电路(阻感负载)的MATLAB仿真模型
仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0结束时间10,如图1-3。
电源参数,,如图1-4。
触发脉冲参数,如图1-5、1-6。
3仿真波形
设置触发脉冲α分别为0°、30°、150°。
与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、图2-5。
在波形图中第一列波为触发脉冲波形,第二列波为晶闸管电压波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形。
图2-3α=0°单相交流调压电路(阻感负载)仿真结果
图2-4α=30°单相交流调压电路(阻感负载)仿真结果
图2-5α=150°单相交流调压电路(阻感负载)仿真结果
4小结
单相交流调压电路带组感性负载时,随着触发角的增大,负载两端电流和电压波形的占空比逐渐减小。
以上各图为电感值由H增大到H其他参数不变时得到的波形,由上图可以看到一个很明显的特点,不论触发角为多大,负载两端的电压和电流都出现大幅度阻尼振荡,说明电感值越大其储存的电能就越多,震荡也越强烈,对晶闸管和电源危害也很大,在实际应用中应保证负载的电感值在一定范围内。