单相桥式全控整流电路仿真建模分析.docx

1、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分析一、单相桥式全控整流电路(电阻性负载)1电路的结构与工作原理1.1电路结构 图 1 单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)的电路原理图1.2 工作原理在电源电压正半波，在wt时，晶闸管VT1，VT4承受正向电压，晶闸管VT2，VT3承受反向电压，此时4个晶闸管都不导通，且假设4个晶闸管的漏电阻相等，则ut1(4)=ut2(3)=1/2U2；在wt=时，晶闸管VT1，VT4满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端的电压U2；在wt=时，因电源电压过零，通过晶闸管VT1，VT4的阳极电流小于维持晶闸管导

2、通的条件下降为零，晶闸管关断；在电源负半波，在wt+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，且波形相位相同。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1，VT4，使其承受反向电压而处于关断状态；在wt=2时，因电源电压过零，通过晶闸管VT2，VT3的阳极电流小于维持晶闸管导通的条件下降为零，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，同时模型建立如下图所示：图2 单相桥式全控整流电路(电阻性负载)的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50

3、Hz，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0.02（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刻不断地周期性交替导通，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 仿真结果与分析a触发角=30，MATLAB仿真波形如下 图3 =30单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载)b触发角=60，MATLAB仿真波形如下 图4 =60单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载)c触发角=90，MATLAB仿真波形如下 图5 =90单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载)

4、4小结单相桥式全控整流电路（电阻性负载）一共采用了四个晶闸管，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）晶闸管VT1和VT4承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管没有导通。在（）VT1和VT4承受正向电压，有触发脉冲晶闸管VT1，VT4导通。当u2在（+）闸管VT2和VT3承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管没有导通。在（+2）VT2和VT3承受正向电压，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点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。二、单相桥式全控整流电路(阻感

5、性负载)1电路结构与工作原理1.1电路结构如图所示 图6 单相桥式全控整流电路(阻感性负载)的电路原理图1.2 工作原理（1）在u2正半波的（0）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区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。（2）在u2正半波的t=时刻及以后：在t=处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿aVT1LRVT4bTr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。（3）在u2负半波的（+）区间：当t=时，电源电压自然过零，感应电势

6、使晶闸管VT1、VT4继续导通。在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。（4）在u2负半波的t=+时刻及以后：在t=+处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿bVT3LRVT2aTr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，使其承受反压而变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期t=2+处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。从波形可以看出90输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是090。控制角在090之间变化时，晶闸管导通角=，导

7、通角与控制角无关。晶闸管承受的最大正、反向电压。2 MATLAB建模在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示：图7 单相桥式全控整流电路(阻感性负载)的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为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0.02（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刻不断地周期性交替导通，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 仿真结果与分析a. 触发角=30，MATLAB

8、仿真波形如下图8 =30单相桥式全控整流电路仿真结果(阻感性负载)b. 触发角=60，MATLAB仿真波形如下图9 =60单相桥式全控整流电路仿真结果(阻感性负载)c. 触发角=90，MATLAB仿真波形如下图10 =90单相桥式全控整流电路仿真结果(阻感性负载)4小结通过仿真可知，由于电感的作用，输出电压出现负波形，当电感无限增大时，控制角a在090之间变化时，晶闸管导通角=180，导通角与控制角a无关。经过自己仿真，在设置脉冲时，不同信号对的晶闸管要给予的脉冲相差180，无论控制角多大，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，由于有电感的存在，电感性负载仍有电流通过，所以通过电阻的电流不变。三、单相桥式全控整流电路(反电动势负载)1电路的结构与工作原理1.1电路结构图11 单相桥式全控整流电路(反电势负载)的电路原理图1.2 工作原理当整流电压的瞬时值ud小于反电势E 时，晶闸管承受反压而关断，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。与电阻负载相比晶闸管提前了电角度停止导电，称作停止导电角。 若 30的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120 。