单相桥式半空整流电路建模与仿真.docx

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单相桥式半空整流电路建模与仿真

项目三单相桥式半空整流电路建模与仿真

一、单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）

1．电路结构与工作原理

（1）电路结构

单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）电路图如图7.0所示：

图7.0单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）电路图

（2）工作原理：

a）在u2正半波的（0~α）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～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。

b）在u2正半波的ωt=α时刻及以后，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，使其承受反压而处于关断状态。

2.单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）电路建模

单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）仿真电路图如图7.1所示：

图7.1单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）仿真电路图

3、仿真与分析

波形图分别代表晶体管VT1上的电流和电压、负载（电阻和电感）的电流、交流电源的输出电流、负载（电阻和电感）的电压、晶体管VT2上的电压和电流。

下列波形分别是延迟角α为30°、60°、90°、120°时的波形变化。

（1）当延迟角α=30°时，波形图如图7.2所示：

图7.2α=30°单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）

（2）当延迟角α=60°时，波形图如图7.3所示：

图7.3α=60°单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）

（3）当延迟角α=90°时，波形图如图7.4所示：

图7.4α=90°单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）

（4）当延迟角α=120°时，波形图如图7.5所示：

图7.5α=120°单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）

4、小结

单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）电路具有自续流能力，但实用中还需要加设续流二极管VD，以避免可能发生的失控现象。

二、单相桥式半波整流电路（带续流二极管）

1、电路结构与工作原理

（1）电路结构

单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，为了对每个导电回路进行控制，只需1个晶闸管就可以了，另1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。

再加一个无续流二极管，续流过程由VD完成，晶闸管关断，这样续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。

即如图8.0所示：

图8.0单相桥式半控整流（带续流二极管）电路图

（2）工作原理

图8.1单相桥式半控整流（带续流二极管）电路图

接上续流二极管后，当电源电压降到零时，负载电流经续流二极管续流，是桥路直流输出端只有1V左右的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流以下，使晶闸管关断。

2、建模

（1）用Matlab仿真软件，绘制电路图如图8.2所示：

图8.2单相桥式半波整流电路（带续流二极管）仿真图

（2）参数设置

仿真电路图中，各元件参数设置要有一定的关联性，如同步脉冲发生器和交流电源的频率要一致；两个同步脉冲发生器的相位延迟相差半个周期。

若要各个二极管电流的变化波形趋向于矩形波，则要把电感的数值改的大一点，如改为0.1。

3、仿真波形分析

下列所示波形图中，波形图分别代表晶体管VT1上的电压与电流、晶体管VT2上的电压与电流、电感加电阻RL上的电压、续流二极管VD上电流、二极管VD4上电流、二极管VD2上电流。

下列波形分别是延迟角α为20°、60°、80°、150°时的波形变化。

（1）当延迟角α=20°时，波形图如图8.3所示：

图8.3α=20°单相桥式半控整流（带续流二极管）波形图

（2）当延迟角α=60°时，波形图如图8.4所示：

图8.4α=60°单相桥式半控整流（带续流二极管）波形图

（3）当延迟角α=80°时，波形图如图8.5所示：

图8.5α=80°单相桥式半控整流（带续流二极管）波形图

（4）当延迟角α=150°时，波形图如图8.6所示：

图8.6α=150°单相桥式半控整流（带续流二极管）波形图

4、小结

在此试验中，我们可以看出通过改变触发角α的大小，晶体管的电压与电流、续流二极管的电流、两个二极管的电流，负载上的输出电压波形都发生变化，以此来验证书中的波形，通过实验的验证，加深了我们对电力电子技术中单向半波可控整流电路、单相桥式半波整流电路的知识的理解。

三、单相桥式半波整流电路（晶体管串联）

一、电路结构与工作原理

（1）电路结构

单相桥式半波整流电路（晶体管串联）电路图如图9.0所示：

图9.0单相桥式半波整流电路（晶体管串联）

2.单相桥式半波整流电路（晶体管串联）电路建模

单相桥式半波整流电路（晶体管串联）仿真电路图如图9.1所示：

图9.2单相桥式半波整流电路（晶体管串联）仿真电路图

3、仿真与分析

下列所示波形图中，波形图分别代表晶体管VT1上的电流和电压、负载（电阻和电感）的电压、二极管VD4上的电流、晶体管VT3上的电流。

下列波形分别是延迟角α为20°、60°、80°、150°时的波形变化。

当延迟角α=20°时，波形图如图9.3所示：

图9.3α=20°单相桥式半波整流电路（晶体管串联）波形图

（2）当延迟角α=60°时，波形图如图9.4所示：

图9.4α=60°单相桥式半波整流电路（晶体管串联）波形图

（3）当延迟角α=80°时，波形图如图9.5所示：

图9.5α=80°单相桥式半波整流电路（晶体管串联）波形图

（4）当延迟角α=150°时，波形图如图9.6所示：

图9.6α=150°单相桥式半波整流电路（晶体管串联）波形图

4、小结

通过上述波形比较，当延时触发角逐渐增大时，负载电压、晶闸管在导通角的范围下波形变短，整流二极管vd2和vd4上的总电流不变。

单相桥式整流电路接大电感负载时，流过晶闸管元件的平均电流与元件的导通角成正比。