单相桥式全控整流电路(纯电阻_阻感_续流二极管_反电动势).pdf
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1、I 电力电子技术实验报告 实验名称:单相桥式全控整流电路的仿真与分析 班级:自动化 091 组别: 08 成员: 金华职业技术学院信息工程学院 年月日 I 目录 一.单相桥式全控整流电路(电阻性负载 )- 1 - 1.电路的结构与工作原理.- 1 - 2.单相桥式全波整流电路建模.- 2 - 3.仿真结果与分析.- 4 - 4.小结 .- 6 - 二.单相桥式全控整流电路(阻-感性负载 ).- 6 - 1.电路的结构与工作原理.- 6 - 2.建模 .- 8 - 3.仿真结果与分析.-10- 4.小结 .- 12 - 三.单相桥式全控整流电路(反电势负载).- 12 - 1.电路的结构与工作原
2、理.- 12 - 2.建模 .- 13 - 3.仿真结果与分析- 15- 4.小结: .- 18 - 四单向桥式全控整流电路(阻-感性负载加续流二极管) - 18 - 1.电路的结构与工作原理.- 18 - 2.建模 .- 18 - 3.仿真结果与分析.-21- 4.小结 .- 23 - 五.总结:.- 23 - II 图索引 图 1 单相桥式全控整流电路( 电阻性负载 ) 的电路原理图- 1 - 图 2 单相桥式全控整流电路( 电阻性负载 ) 的 MATLAB 仿真模型 - 2- 图 3 =20单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载 )-4 - 图 4 =60单相桥式全控整流电路仿真结果
3、( 电阻性负载 ).- 5 - 图 5 =90单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载 ).- 5 - 图 6 =150单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载 )- 6 - 图 7 单相桥式全控整流电路( 阻-感性负载 ) 的电路原理图- 7 - 图 8 单相桥式全控整流电路( 阻- 感性负载 ) 的 MATLAB 仿真模型.- 8 - 图 9 =30单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻 -感性负载 ) .- 10 - 图 10 =50单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻 -感性负载 ) .- 11 - 图 11 =90单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻- 感性负载 )- 11 - 图 12
4、 =150单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻- 感性负载 ) . . . . . . . . . . . . . . . - 12 - 图 13 单相桥式全控整流电路反电势负载)的电路原理图- 13 - 图 14 单相桥式全控整流电路( 反电势负载 ) 的 MATLAB 仿真模型- 14 - 图 15 =30单相桥式全控整流电路仿真结果( 反电势负载 ) .- 16- 图 16 =50单相桥式全控整流电路仿真结果反电势负载) .- 16 - 图 17 =90单相桥式全控整流电路仿真结果( 反电势负载 )- 17 - 图 18 =150单相桥式全控整流电路仿真结果( 反电势负载 ) . . .
5、. . . . . . . . . . . . - 17 - 图 19 单相桥式全控整流电路( 阻- 感性负载加续流二极管) 的电路原理图- 18- 图 20 单相桥式全控整流电路( 阻- 感性负载加续流二极管) 的 MATLAB 仿真模型 - 19 - 图 21 =30单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻-感性负载加续流二极管).- 21 - 图 22 =50单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻-感性负载加续流二极管).- 22 - 图 23 =90单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻- 感性负载加续流二极管)- 22 - 图 24 =150单相桥式全控整流电路仿真结果( 阻- 感性负载加续流二极
6、管)- 23- 1 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 U1 U2 Ud Id + - T VT3 VT1 VT2 VT4 a b R 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
7、 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。 1.3 基本数量关系 a. 直流输出电压平均值 2 co
8、s1 9.0 2 cos122 )(sin2 1 2 2 2 U U tdtUUd b. 输出电流平均值 2 cos1 .9.0 2 a R U R U I d d 2 c. 负载电压有效值 aa UU 2 2sin . 2 d. 负载电流有效值 aa R U I 2 2sin 2 2. 单相桥式全控整流电路建模 在 MATLAB新建一个Model ,命名为quankong1,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50Hz,电阻阻值设置为1 欧 姆,电感设置
9、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,所以脉冲出发周琴应相差180 。 a.交流电源参数 3 b.同步脉冲信号发生器参数 c. 负载上的参数设置 4 d.示波器参数 示波器五个通道信号从上到下依次是:1.通过晶闸管电流;2. 晶闸管电压;3.输入电流 4. 通过负载电流Id;5. 负载两端的电压Ud。 3 仿真结果与分析 a. 触发角=20,MATLAB仿真波形如下 图 3 =20单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载 ) 5
10、 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 ) 6 d. 触发角 =150, MATLAB仿真波形如下 图 6 =150单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载 ) 在电源电压正半波(0)区间,晶闸管承受正向电压,脉冲UG 在 t= 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t=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 电流为零。 在电源电压负半波(
11、2)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,负载电流为零,晶闸管上电压波形与电源电压波形相同。情况一直持续到电源的 下个周期的正半波,脉冲信号的来临。 4 小结 在此电路中尽管电路的输入电压U2是交变的,但负载上正负两个半波内均有相同方向 的电流流过,输出电压一个周期内脉动两次,由于桥式整流电路在正负半周期均能工作, 变压器二次绕组在正负班子均有大小相等,方向相反的电流流过,消除了变压器的直流磁 化,提高了变压器的有效利用率。 二、单相桥式全控整流电路(阻感性负载 ) 1. 电路的结构与工作原理 1.1 电路结构 7 U1 U2 Ud Id + - T VT3 VT1 V
12、T2 VT4 a b R 图 7 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 aVT1 LRVT4 bTr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
13、自然过零,感应电势使晶 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 8 通,电流沿bVT3 LRVT2 aTr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90o 输出电压波形正负面积相同,平均值为零,所以移相范
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