单相半波可控整流电路建模仿真实训.docx

单相半波可控整流电路建模仿真实训.docx

《单相半波可控整流电路建模仿真实训.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单相半波可控整流电路建模仿真实训.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单相半波可控整流电路建模仿真实训

项目一单相半波可控整流电路建模仿真实训

一、单相半波可控整流电路（电阻性负载）

（1）原理图

单相半波可控整流电流（电阻性负载）原理图，晶闸管作为开关元件，变压器t器变换电压和隔离的作用，用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值，二次电压u2为50hz正弦波波形如图所示，其有效值为u2，如图1-1。

图1-1

（2）建立仿真模型

根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。

图1-3

脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4

图1-4

电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5

图1-5

晶闸管参数，如图1-6

图1-6

（3）仿真参数设置

设置触发脉冲α分别为0°、30°、90°、120°、150°。

与其产生的相应波形分别如图1-7、图1-8、图1-9、图1-10、图1-11。

在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为流过负载电压波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载电流波形，第五列波为电源波形。

图1-7

图1-8

图1-9

图1-10

图1-11

（4）小结

在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，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），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为0。

直到电压电源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、单相半波可控整流电路（阻-感性负载）

（1）原理图如图

单相半波阻-感性负载整流电路图如2-1所示，当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载，属于阻-感性负载的有机的励磁线圈和负载串联电抗器等。

阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。

图2-1

（2）建立仿真模型如图

根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，整体模型如图2-2。

图2-2

电感参数设置如2-3。

图2-3

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。

脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4

电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5

晶闸管参数，如图1-6

（3）设置模型参数

设置触发脉冲α分别为0°、30°60°、90°、120°。

与其产生的相应波形分别如图2-4、图2-5、图2-6、图2-7、图2-8。

在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为负载电流波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载压波形，第五列波为电源电压波形。

图2-4

图2-5

图2-6

图2-7

图2-8

（4）小结

在ωt=0~α期间：

晶闸管阳-阴极间的电压uAK大于零，此时没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。

在ωt=α时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电源电压u2加到负载上，输出电压ud=u2。

由于电感的存在，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。

在ωt=ωt1~ωt2期间：

输出电流id从零增至最大值。

在id的增长过程中，电感产生的感应电势力图限制电流增大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分为电感的储能。

在ωt=ωt2~ωt3期间：

负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。

在ωt=π时，交流电压u2过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电压uAK仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。

直到下一个周期的正半周，即ωt=2π+α时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。

二、单相半波可控整流电路（阻-感性负载带续流二极管）

（1）原理图

为了解决电感性负载存在的问题，必须在负载两端并联一个续流二极管，把输出电压的负向波形去掉。

阻-感性负载加续流二极管的电路如图3-1所示。

图3-1

（2）建立仿真模型

根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图3-2。

图3-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。

脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4

电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5

晶闸管参数，如图1-6

电感参数设置如2-3。

（3）设置模型参数

设置触发脉冲α分别为0°、30°60°、90°、120°。

与其产生的相应波形分别如图3-3、图3-4、图3-5、图3-6、图3-7。

在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为负载电流波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载压波形，第五列波为电源电压波形。

图3-3

图3-4

图3-5

图3-6

图3-7

（4）小结

在电源电压正半波，电压u2＞0，晶闸管uAK＞0。

在ωt=α处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流id，负载上有输出电压和电流，此间续流二极管VD承受反向阳极电压而关断。

在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管VD导通续流，此时电压u2＜0，u2通过续流二极管VD使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极管的管压降，如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使id连续，且id波形近似为一条直线。

以上分析可看出，电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可起到提高输出电压的作用。

在大电感负载时负载电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波。

对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同，为0～180º，且有α+θ=180º。