matlab仿真——单相桥式全控整流电路电子教案.doc
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1、matlab仿真单相桥式全控整流电路精品文档设计课题: 单相桥式全控整流电路 姓 名: 学 院: 信息工程学院 专 业: 电子信息科学与技术 班 级: 09级 学 号: 日 期 2010-2011第三学期 指导教师: 李光明 张军蕊 单相桥式全控整流电路一、 问题描述及工作原理1、单相桥式全控整流电路(电阻性负载)单相桥式全控整流电路(电阻性负载)如图1所示,电路由交流电源、整流变压器、晶闸管、负载以及触发电路组成。我所要分析的问题是为不同值时,输出电压及电流的波形变化。图1其工作原理如下:(1)在u2正半波的()区间,晶闸管VT1、VT4承受正向电压,但无触发脉冲,晶闸管VT2、VT3承受反
2、向电压。因此在0区间,4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等,则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。(2)在u2正半波的()区间,在时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通。(3)在u2负半波的()区间,在区间,晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲而处于关断状态,晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。(4)在u2负半波的()区间,在时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通,负载电流沿bVT3RVT2T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电阻上,负载上有输出电压(ud=-u2)和电流,且波形相位相同。2、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)单相桥式全控整流
3、电路(阻-感性负载)如图2所示:图2其工作原理如下:(1)在电压u2正半波的(0)区间。晶闸管VT1、VT4承受正向电压,但无触发脉冲,VT1、VT4处于关断状态。假设电路已经工作在稳定状态,则在0区间由于电感的作用,晶闸管VT2、VT3维持导通。(2)在u2正半波的()区间。在t=时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通,负载电流沿aVT1LRVT4bT的二次绕组a流通,此时负载上有输出电压(ud=u2)和电流。电压u2反向施加到晶闸管VT2、VT3上,使其承受反向电压而处于关断状态。(3)在电压u2负半波的(+)区间。当t=时,电源电压自然过零,感应电势是晶闸管VT1、VT4继续导通。在电源
4、电压负半波,晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲,VT2、VT3处于关断状态。(4)u2负半波的(+2)区间。在t=+时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其导通,负载电流沿bVT3LRVT2aT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。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上,使其承受反向电压而关断。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。二、建立仿真模型及仿真实现根据电路图对其建立仿真模型,并对其进行参数设置,将电源电压幅值设置为141v,频率设为50Hz,脉冲发生器的频率设为100Hz
5、,晶闸管控制角以脉冲的延迟时间t表示,例如:取=30时,对应时间为t=0.02*30/360=0.02/12s,脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示,取10%即可。1、单相桥式全控整流电路(电阻性负载)串联RLC支路为纯电阻电路,即为单相桥式全控整流电路的电阻性负载情况,将电阻设置为2,并设置仿真结束时间为0.06s,仿真模型电路如图3:图3=30时,可得到仿真结果如图:图4改变的值分别为60(图5),90(图6),120(图7),得到的仿真结果分别如图:图5图6图72、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)串联支路为R和L时,为单相桥式全控整流电路的阻-感性负载情况,将L设置为1e-3,R设置为2,
6、其他参数设置与电阻性负载情况相同,建立的仿真模型电路如图8:图8取=30时,仿真结果如图9:图9当分别取60(图10),90(图11),120(图12)时,仿真结果分别如图:图10图11图12三、 仿真结果分析及总结1、仿真结果分析从上面的仿真结果可以看出,仿真的结果与理论分析的结果基本一致:第一,带电阻负载时,电源电压过零时,晶闸管自然关断,带阻-感负载时,一对桥臂导通使另一对桥臂的两个晶闸管承受反压而关断,每周期换相两次。第二,带电阻负载时,负载电阻电压与电流波形相同,成线性关系,带阻-感负载时,电流变化很小,这时由于电感对负载电流起到了平波的作用。第三,带阻-感负载时,电流逐渐增大,经过
7、几个周期后达到稳态,电路的工作情况与理论分析基本一致。2、总结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,共用了四个晶闸管,两只晶闸管接成共阳极,两只晶闸管接成共阴极,每一只晶闸管是一个桥臂,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。单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)与单相半波整流电路仿真波形相比较,输出的电压和电流波形频率都提高了约一倍,流过每个晶闸管的平均电流Idt只有负载平均电流的一半。变压器二次侧电流I2的波形是对称的正负矩形波,而晶闸管承受的最大正反向电压则和单相半波可控整流电流一样。单相桥式全控整流电路就是通过改变控制角,改变负载上脉
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