單相交流調(diào)壓電路(電阻負(fù)載)

1、電力工程與管理 201110844 李寧軍實(shí)驗(yàn)一：單相交流調(diào)壓電路(電阻負(fù)載)一、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)單相交流調(diào)壓電路的原理能夠理解，并能夠通過MATLAB仿真得出當(dāng)為不同角度時(shí)的仿真波形。最后通過分析仿真波形來了解單相交流調(diào)壓電路（電阻負(fù)載）的工作情況。電路模型由交流電源、反并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管、觸發(fā)模塊、電阻負(fù)載組成。單相交流調(diào)壓電路（電阻負(fù)載）如圖1-1所示。我所要分析的問題是為不同值時(shí)，輸出電壓及電流的波形變化。圖1-1二、 實(shí)驗(yàn)原理圖1-1為純電阻負(fù)載的單相調(diào)壓電路。圖中晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)連接與負(fù)載電阻R串聯(lián)接到交流電源U2上。當(dāng)電源電壓正半周開始時(shí)出發(fā)VT1，負(fù)半周開始時(shí)觸發(fā)VT2，形

2、同一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)，允許頻繁操作，因?yàn)闊o電弧，壽命特長。在交流電源的正半周時(shí)，觸發(fā)導(dǎo)通VT1，導(dǎo)通角為= ；在負(fù)半周+時(shí)，觸發(fā)導(dǎo)通VT2，導(dǎo)通角為= 。負(fù)載端電壓為下圖所示斜線波形。這時(shí)負(fù)載電壓U為正弦波的一部分，寬度為（），若正負(fù)半周以同樣的移相角觸發(fā)VT1和VT2，則負(fù)載電壓U的寬度會(huì)發(fā)生變化，那么負(fù)載電壓有效值也將隨角而改變，從而實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。三、 實(shí)驗(yàn)步驟在MATLAB新建一個(gè)Model，命名為zuxingfuzai，同時(shí)模型建立如下圖所示圖1-2 電阻負(fù)載的電路建模圖四、 仿真結(jié)果仿真參數(shù)：選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為1e-3，開始仿真時(shí)間設(shè)置為0，停止仿真時(shí)間設(shè)置為0.0

3、6，其他的選項(xiàng)為默認(rèn)設(shè)置。模型參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置為頻率（Frequency）為50Hz，電 壓幅值100V，“measurements”測量選“Voltage” 其他為默認(rèn)設(shè)置，如圖所示觸發(fā)信號(hào)uG1參數(shù)設(shè)置：幅值（Amplitude）電壓為12V；周期（Period）為0.02s；占空比（Pulse Width）為40%；時(shí)相延遲（Phase delay）為（*0.02/360）其他為默認(rèn)設(shè)置，如圖所示。觸發(fā)信號(hào)uG2參數(shù)設(shè)置：幅值（Amplitude）電壓為12V；周期（Period）為0.02s；占空比（Pulse Width）為40%；時(shí)相延遲（Phase delay）為【（+180）*

4、0.02/360】。其他為默認(rèn)設(shè)置脈沖信號(hào)發(fā)生器相位相差180，如圖所示。晶閘管參數(shù)設(shè)置：晶閘管Thyristor_VT1、Thyristor_VT2不勾選“Show measurement port” 其他均為默認(rèn)設(shè)置RLC元件參數(shù)設(shè)置：電阻（Resistance）R=10，電感（Inductance）H=0H，電容（Capacitance）C=inf，其他設(shè)置選項(xiàng)默認(rèn)設(shè)置。設(shè)置Pulse1觸發(fā)脈沖角1分別為0°、30°、60°、90°、120°Pulse2觸發(fā)脈沖角2對(duì)應(yīng)為180°、210°、240°、270&

5、#176;、300°產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖所示。說明：第一列為電源電壓u1。第二列為脈沖信號(hào)Ug1波形，第三列為脈沖信號(hào)Ug2波形，第四列為負(fù)載電流i0波形，第五列為電壓u0波形，第六列為晶閘管兩端電壓uVT波形。當(dāng)=0°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=30°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=60°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=90°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=120°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：小結(jié)：有以上的這些波形圖可以知道，當(dāng)為電阻負(fù)載時(shí)，移相角范圍為0至180度，當(dāng)移相角大于180°時(shí)，輸出的電壓u0、電流i0和晶閘管兩端

6、的電壓uVT在沒有什么變化。實(shí)驗(yàn)二：單相交流調(diào)壓電路（阻感負(fù)載）一 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)單相交流調(diào)壓電路的原理能夠理解，并能夠通過MATLAB仿真得出當(dāng)為不同角度時(shí)的仿真波形。最后通過分析仿真波形來了解單相交流調(diào)壓電路（阻感負(fù)載）的工作情況。電路模型由交流電源、反并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管、觸發(fā)模塊、電阻負(fù)載、電感組成。圖2-1單相交流調(diào)壓電路（阻感負(fù)載）如圖2-1所示。我所要分析的問題是為不同值時(shí)，輸出電壓及電流的波形變化。二、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)電源電壓U2在正半周時(shí)，晶閘管VT1承受正向電壓，但是沒有觸發(fā)脈沖晶閘管VT1沒有導(dǎo)通，在時(shí)刻來了一個(gè)觸發(fā)脈沖，晶閘管VT1導(dǎo)通，晶閘管VT2在電源電壓是正半周時(shí)承受反向電壓截

7、止，當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻止電流變化，故電流不能馬上為零，隨著電源電流下降過零進(jìn)入負(fù)半周，電路中的電感儲(chǔ)存的能量釋放完畢，電流到零，晶閘管VT1關(guān)斷。當(dāng)電源電壓U2在負(fù)半周時(shí)，晶閘管VT2承受正向電壓，但是沒有觸發(fā)脈沖晶閘管VT2沒有導(dǎo)通，在+時(shí)刻來了一個(gè)觸發(fā)脈沖，晶閘管VT2導(dǎo)通，晶閘管VT1在電源電壓是負(fù)半周時(shí)承受反向電壓截止，當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻止電流變化，故電流不能馬上為零，隨著電源電流下降過零進(jìn)入負(fù)半周，電路中的電感儲(chǔ)存的能量釋放完畢，電流到零，晶閘管VT2關(guān)斷。三、實(shí)驗(yàn)步驟在MATLAB新建一個(gè)Model，命名為zuganf

8、uzai，同時(shí)模型建立如下圖所示圖2-2 阻感負(fù)載的電路建模圖五、 仿真結(jié)果在交流電源U1的正半周和負(fù)半周，分別對(duì)VT1和VT2的觸發(fā)延遲角進(jìn)行控制，使得輸出電壓波形為正弦電壓的一部分，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，負(fù)載阻抗角=arctan(L/R),負(fù)載電壓相位滯后于晶閘管輸出電壓相位，把=0°的時(shí)刻定在電源電壓過零的時(shí)刻，顯然阻感負(fù)載下穩(wěn)態(tài)時(shí)的移相范圍為。仿真參數(shù)：仿真參數(shù)設(shè)置如電阻負(fù)載各項(xiàng)設(shè)置，無疑不同的是電感的參數(shù)設(shè)置。電感參數(shù)設(shè)置如下：設(shè)置Pulse1觸發(fā)脈沖角1分別為0°、30°、60°、90°、120°Pulse2觸發(fā)脈沖

9、角2對(duì)應(yīng)為180°、210°、240°、270°、300°產(chǎn)生的相應(yīng)波形分別如圖所示。說明：第一列為電源電壓u1。第二列為脈沖信號(hào)Ug1波形，第三列為脈沖信號(hào)Ug2波形，第四列為負(fù)載電流i0波形，第五列為電壓u0波形，第六列為晶閘管兩端電壓uVT波形。當(dāng)=0°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=30°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=60°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=90°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：當(dāng)=120°電阻負(fù)載時(shí)的仿真波形如下：小結(jié)：由以上的波形可以看得出來，當(dāng)觸發(fā)角范圍為<時(shí)，電壓輸出波形和電壓波形相同，晶