單相橋式全控整流電路仿真建模分析

1、.單相橋式全控整流電路仿真建模分析一、單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)1電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu) 圖 1 單相橋式全控整流電路(純電阻負(fù)載)的電路原理圖1.2 工作原理在電源電壓正半波，在wt時(shí)，晶閘管VT1，VT4承受正向電壓，晶閘管VT2，VT3承受反向電壓，此時(shí)4個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通，且假設(shè)4個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則ut1(4)=ut2(3)=1/2U2；在wt=時(shí)，晶閘管VT1，VT4滿足晶閘管導(dǎo)通的兩條件，晶閘管VT1，VT4導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓等于變壓器兩端的電壓U2；在wt=時(shí)，因電源電壓過(guò)零，通過(guò)晶閘管VT1，VT4的陽(yáng)極電流小于維持晶閘管導(dǎo)通的條件下降為零，晶閘管關(guān)斷；

2、在電源負(fù)半波，在wt+時(shí)，觸發(fā)晶閘管VT2，VT3使其元件導(dǎo)通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓（Ud=-U2）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT1，VT4，使其承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)；在wt=2時(shí)，因電源電壓過(guò)零，通過(guò)晶閘管VT2，VT3的陽(yáng)極電流小于維持晶閘管導(dǎo)通的條件下降為零，晶閘管關(guān)斷。 2單相橋式全控整流電路建模在MATLAB新建一個(gè)Model，同時(shí)模型建立如下圖所示：圖2 單相橋式全控整流電路(電阻性負(fù)載)的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置在此電路中，輸入電壓的電壓設(shè)置為220V，頻率設(shè)置為50Hz，電阻阻值設(shè)置為1歐姆，電

3、感設(shè)置為1e-3H，脈沖輸入的電壓設(shè)置為3V，周期設(shè)置為0.02（與輸入電壓一致周期），占空比設(shè)置為10%，觸發(fā)角分別設(shè)置為20，60，90，150因?yàn)閮蓚€(gè)晶閘管在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷地周期性交替導(dǎo)通，關(guān)斷，所以脈沖出發(fā)周期應(yīng)相差180。晶閘管參數(shù)脈沖參數(shù)電源參數(shù)負(fù)載參數(shù)3 仿真結(jié)果與分析a觸發(fā)角=30，MATLAB仿真波形如下 圖3 =30單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果(電阻性負(fù)載)b觸發(fā)角=60，MATLAB仿真波形如下 圖4 =60單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果(電阻性負(fù)載)c觸發(fā)角=90，MATLAB仿真波形如下 圖5 =90單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果(電阻性負(fù)載)4小結(jié)單相橋式全控整流電路（電

4、阻性負(fù)載）一共采用了四個(gè)晶閘管，VT1,VT2兩只晶閘管接成共陽(yáng)極，VT3,VT4兩只晶閘管接成共陰極，當(dāng)u2在（0）晶閘管VT1和VT4承受正向電壓，但是沒(méi)有觸發(fā)脈沖晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通。在（）VT1和VT4承受正向電壓，有觸發(fā)脈沖晶閘管VT1，VT4導(dǎo)通。當(dāng)u2在（+）閘管VT2和VT3承受正向電壓，但是沒(méi)有觸發(fā)脈沖晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通。在（+2）VT2和VT3承受正向電壓，有觸發(fā)脈沖晶閘管VT2， VT3導(dǎo)通。單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）是典型單相橋式全控整流電路,橋式整流電路的工作方式特點(diǎn)是整流元件必須成對(duì)以構(gòu)成回路，負(fù)載為電阻性。二、單相橋式全控整流電路(阻感性負(fù)載)1電路結(jié)構(gòu)與工作原理1

5、.1電路結(jié)構(gòu)如圖所示 圖6 單相橋式全控整流電路(阻感性負(fù)載)的電路原理圖1.2 工作原理（1）在u2正半波的（0）區(qū)間： 晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖，處于關(guān)斷狀態(tài)。假設(shè)電路已工作在穩(wěn)定狀態(tài)，則在0區(qū)間由于電感釋放能量，晶閘管VT2、VT3維持導(dǎo)通。（2）在u2正半波的t=時(shí)刻及以后：在t=處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組a流通，此時(shí)負(fù)載上有輸出電壓（ud=u2）和電流。電源電壓反向加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。（3）在u2負(fù)半波的（+）區(qū)間：當(dāng)t=時(shí)，電源電壓自然過(guò)零，感應(yīng)電勢(shì)使晶閘管VT1、VT4繼續(xù)導(dǎo)通

6、。在電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無(wú)觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。（4）在u2負(fù)半波的t=+時(shí)刻及以后：在t=+處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其導(dǎo)通，電流沿bVT3LRVT2aTr的二次繞組b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓 （ud=-u2）和電流。此時(shí)電源電壓反向加到VT1、VT4上，使其承受反壓而變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到下一周期t=2+處再次觸發(fā)晶閘管VT1、VT4為止。從波形可以看出90輸出電壓波形正負(fù)面積相同，平均值為零，所以移相范圍是090。控制角在090之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角=，導(dǎo)通角與控制角無(wú)關(guān)。晶閘管承受的

7、最大正、反向電壓。2 MATLAB建模在MATLAB新建一個(gè)Model，同時(shí)模型建立如下圖所示：圖7 單相橋式全控整流電路(阻感性負(fù)載)的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置在此電路中，輸入電壓的電壓設(shè)置為220V，頻率設(shè)置為50Hz，電阻阻值設(shè)置為1歐姆，電感設(shè)置為1e-3H，脈沖輸入的電壓設(shè)置為3V，周期設(shè)置為0.02（與輸入電壓一致周期），占空比設(shè)置為10%，觸發(fā)角分別設(shè)置為30，50，90，150，因?yàn)閮蓚€(gè)晶閘管在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷地周期性交替導(dǎo)通，關(guān)斷，所以脈沖出發(fā)周期應(yīng)相差180。晶閘管參數(shù)脈沖參數(shù)電源參數(shù)3 仿真結(jié)果與分析a. 觸發(fā)角=30，MATLAB仿真波形如下圖8 =30單相橋

8、式全控整流電路仿真結(jié)果(阻感性負(fù)載)b. 觸發(fā)角=60，MATLAB仿真波形如下圖9 =60單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果(阻感性負(fù)載)c. 觸發(fā)角=90，MATLAB仿真波形如下圖10 =90單相橋式全控整流電路仿真結(jié)果(阻感性負(fù)載)4小結(jié)通過(guò)仿真可知，由于電感的作用，輸出電壓出現(xiàn)負(fù)波形，當(dāng)電感無(wú)限增大時(shí)，控制角a在090之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角=180，導(dǎo)通角與控制角a無(wú)關(guān)。經(jīng)過(guò)自己仿真，在設(shè)置脈沖時(shí)，不同信號(hào)對(duì)的晶閘管要給予的脈沖相差180，無(wú)論控制角多大，輸出電流波形因電感很大而呈一水平線，在電源輸出反向電壓時(shí)，晶閘管組還沒(méi)有脈沖，由于有電感的存在，電感性負(fù)載仍有電流通過(guò)，所以通過(guò)電阻的電流不變。三、單相橋式全控整流電路(反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載)1電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu)圖11 單相橋式全控整流電路(反電勢(shì)負(fù)載)的電路原理圖1.2 工