1、整流电路MATLAB仿真实验整流电路仿真实验实验一:单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真一、 实验内容掌握单相桥式全控整流电路的工作原理;熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设置;明确对触发脉冲的要求;观察在电阻负载、阻感负载和反电动势阻感负载情况下,控制角 取不同值时电路的输出电压和电流的波形。二、 实验原理1. 电阻性负载工作原理 在单相桥式全控整流电路中,闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂。 在u2正半周(即a点电位高于b点电位), 若4个晶闸管均不导通,id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角 处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1和VT4即导
2、通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过零时,流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断。 在u2负半周,仍在触发角 处触发VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。整流电路图如图1-1所示。 图1-1 单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路2. 阻感性负载工作原理 电路如图1-2所示,在u2正半周期触发角 处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通,ud=u2。负载电感很大,id不能突变且波形近似为一条水平线。u2过零变负时,由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id,并不关断。 t
3、= + 时刻,触发VT2和VT3导通,u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断,流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上,此过程称为换相,亦称换流。 图1-2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路3. 反电动势阻感负载工作原理当负载为蓄电池、直流电动机的电枢等时,负载可看成一个直流电压源,对于整流电路,它们就是反电动势负载。|u2|E时,才有晶闸管承受正电压,有导通的可能。晶闸管导通之后,ud=u2,id=(ud -E)/R ,直至|u2|=E,id即降至0使得晶闸管关断,此后ud=E。与电阻负载时相比,晶闸管提前了电角度 停止导电, 称为停止导电角。当
4、 30 时,当u2过零时,由于电感的存在,阻止电流下降,因而VT1继续导通,直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来,才发生换流,由VT2导通向负载供电,同时向VT1施加反压使其关断。若 增大, ud波形中负的部分将增多,至 =90 时, ud波形中正负面积相等, ud的平均值为零。图2-2 三相半波可控整流电路阻感负载时的电路七、 实验步骤12. 搭建实验电路图根据实验原理图,在MATLAB/SIMULINK软件中,电力电子模块库建立相应的仿真模型如图2-3、图2-4所示。15) 电阻性负载电路图图2-3三相半波可控整流电路带电阻负载时的仿真模型16) 阻感性负载电路图图2-4三相半波可控整流电
5、路带阻感负载时的仿真模型13. 参数设置交流电源U2:峰值(peak amplitude, V)= 100频率(Frequency, Hz)50A(Phase ,deg)=0B(Phase ,deg)=-120C(Phase ,deg)=120脉冲发生器:振幅(Amplitude)=周期(period, s)脉冲宽度(pulse width, % of period)51(ug1):滞后相位(phase delay, s)=(+30)/3602(ug2):滞后相位(phase delay, s)=(+150)/3603(ug3):滞后相位(phase delay, s)=(+270)/360晶
6、闸管VT1、VT2、VT3 :内部电阻(Resistance Ron ,Ohms)=电感经度(Inductance Lon ,H)=0正向电压(Forward voltage Vf ,V)=阻尼器电阻(Snubber resistance Rs ,Ohms) =500吸收电容(Snubber capacitance Cs ,F)=250e-9负载中的RLC串连之路R:电阻值(resistance,ohms)=10L:电感量(inductance,H)=10e-314. 波形调试在=0、30、60、90时记录示波器给出的波形,将不同控制角时得到的U2、Ud、 Id、UVT1、IVT1与理论波形相
7、比较,进行分析。八、 仿真结果15. 电阻性负载17) =0时仿真波形图2-5三相半波可控整流电路电阻负载时=0的波形18) =60时仿真波形图2-6三相半波可控整流电路电阻负载时=60的波形19) =90时仿真波形图2-7三相半波可控整流电路电阻负载时=90的波形当控制角为零时输出电压最大,随着控制角增大,整流输出电压减小,到=150时,输出电压为零。所以此电路的移相范围是0150。当30时,电压电流波形连续,各相晶闸管导通角均为120; 当30时电压电流波形间断,各相晶闸管导通角为150-。16. 阻感性负载20) =30时仿真波形图2-8三相半波可控整流电路阻感负载时=30的波形21) =60时仿真波形图2-9三相半波可控整流电路阻感负载时=60的波形22) =90时仿真波形图2-10三相半波可控整流电路阻感负载时=90的波形
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