單相交流調(diào)壓電路建模仿真

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單相交流調(diào)壓電路

一、試驗內(nèi)容

1．單相交流調(diào)壓器帶電阻性負載。

2．單相交流調(diào)壓器帶電阻—電感性負載。3.單相交流調(diào)功。

二、試驗原理（一）純阻性負載

電阻負載單相交流調(diào)壓電路中，VT1和VT2可以用一個雙向晶閘管代替，在交流電源的正半周和負半周，分別對晶閘管的開通叫進行控制就可以調(diào)理輸出電壓。正負半周觸發(fā)角時刻起均為過零時刻。在穩(wěn)態(tài)狀況下。應(yīng)使正負半周的觸發(fā)角一致?？梢钥闯觥Ｘ撦d電壓波形是電源電壓波形的一部分，負載電流和負載電壓的波形一致。觸發(fā)角的移相范圍為0—π，阻性負載電路及波形分別如下所示。

圖2-1單相交流調(diào)壓電阻負載電路圖2-2單相交流調(diào)壓電路波形

晶閘管電流的平均值：

負載兩端電壓：

（式2）

（式1）

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流過負載的電流：

（式3）

功率因數(shù)為：

（式4）

2.1工作過程

正、負半周α起始時刻（α=0），均為電壓過零時刻。在

時，對VT1施

加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT1正向偏置而導(dǎo)通時，負載電壓波形與電源電壓波形一致；在

時，電源電壓過零，因電阻性負載，電流也為零，VT1自然關(guān)斷。在時，對VT2施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT2正向偏置而導(dǎo)通時，負載電壓波形

與電源電壓波形一致；在

時，電源電壓過零，VT2自然關(guān)斷。當(dāng)電

源電壓反向過零時，由于反電動勢負載阻止電流變化，故電流不能馬上為零，此時晶閘管導(dǎo)通角的大小，不但與控制角α有關(guān)，而且與負載阻抗角有關(guān)。

兩只晶閘管門極的起始控制點分別定在電源電壓每個半周的起始點。穩(wěn)態(tài)時，正負半周的相等，負載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負載電流（電源電流）和負載電壓的波形相像。

（二）阻感負載

當(dāng)電源電壓U2在正半周時，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α?xí)r刻來了一個觸發(fā)脈沖，晶閘管VT1導(dǎo)通，晶閘管VT2在電源電壓是正半周時承受反向電壓截止，當(dāng)電源電壓反向過零時，由于負載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻止電流變化，故電流不能馬上為零，隨著電源電流下降過零進入負半周，電路中的電感儲存的能量釋放完畢，電流到零，晶閘管VT1關(guān)斷。當(dāng)電源電壓U2在負半周時，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π+α?xí)r刻來了一個觸發(fā)脈沖，晶閘管VT2導(dǎo)通，晶閘管VT1在電源電壓是負半周時承受反向電壓截止，當(dāng)電源電壓反向過零時，由于負載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻止電流變化，故電流不能馬上為零，隨著電源電流下降過零進入負半周，電路中的電感儲存的能量釋放完畢，電流到零，晶閘管VT2關(guān)斷。

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圖2-3單相交流調(diào)壓阻感負載電路圖2-4單相交流調(diào)壓電路波形

三、試驗步驟

1．建立一個仿真模型的新文件。在MATLAB的菜單欄上點擊File，選擇New，再在彈出菜單中選擇Model，這時出現(xiàn)一個空白的仿真平臺，在這個平臺上可以繪制電路的仿真模型。

2.在simulink菜單下面找到simpowersystems，從中找出所需的晶閘管，交流電源，電壓表，電流表，示波器，阻感負載等。3.將找到的模型依照電路圖連接起來，如下圖所示：圖3-1交流調(diào)壓電路電阻負載搭建電路

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圖3-2交流調(diào)壓電路阻感負載搭建電路

（4）分別雙擊開啟晶閘管IGBT1和IGBT2設(shè)置窗口，參數(shù)設(shè)置為：R=0.001Ω；L=0H；Vf=0.8，R=500Ω；C=250e-9F,

（5）雙擊開啟圖3-1和3-2中的電壓源模塊，開啟參數(shù)設(shè)置對話框，按要求設(shè)置參數(shù)電阻性負載中：Peakamplitude=200V,Phase=0，F(xiàn)requency=50Hz；阻感性負載Peakamplitude=100V,Phase=0，F(xiàn)requency=50Hz；

（6）雙擊開啟圖3-1中的R，開啟參數(shù)設(shè)置對話框，按要求設(shè)置參數(shù)：Resistance=10Ω、Inductance=10mH、Capaaitance=inf；

（7）雙擊開啟圖3-9中的Pulse，開啟參數(shù)設(shè)置對話框，按要求設(shè)置參數(shù)：Amplitude=，Period=0.02secs，PulseWidth=40。

（8）雙擊開啟圖3-9中的Pulse1，開啟參數(shù)設(shè)置對話框，按要求設(shè)置參數(shù)：Amplitude=1，Period=0.02s，PulseWidth=40。（9）脈沖觸發(fā)角的設(shè)置：

α=0°表示VT1觸發(fā)脈沖不延遲。α=30°表示VT1觸發(fā)脈沖延遲0.0017s。α=60°表示VT1觸發(fā)脈沖延遲0.0033s。α=90°表示VT1觸發(fā)脈沖延遲0.0050s。α=120°表示VT1觸發(fā)脈沖延遲0.0067s。

(10)參數(shù)設(shè)置完后，單擊圖標(biāo)“得到如圖4-1到4-7所示的仿真圖。

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〞，然后雙擊示波器，并單擊“〞，就

四、仿真結(jié)果

（一）電阻負載仿真波形

圖4-1觸發(fā)角為30°時的仿真波形

圖4-2觸發(fā)角為90°時的仿真波形

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圖4-3觸發(fā)角為120°時的仿真波形

圖4-4觸發(fā)角為180°時的仿真波形

4.1仿真結(jié)果分析

由仿真波形可得到隨著觸發(fā)角的增大，負載兩端電壓U的波形的曲線部分的寬度越來越窄，則其有效值將不斷減小。

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由此可知，理論分析與仿真結(jié)果是一致的。在Sim庫環(huán)境下利用電力系統(tǒng)模塊庫中的電力電子器件組建單相交流調(diào)壓純電阻電路，并對電路進行相應(yīng)的理論分夠得到很好的調(diào)壓結(jié)果。

（二）阻感負載仿真波形

圖4-5觸發(fā)角為60°時的仿真波形

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圖4-6觸發(fā)角為90°時的仿真波形

圖4-7觸發(fā)角為120°時的仿真波形

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五、

試驗報告體會與心得

這次電力電子技術(shù)試驗，讓我有機遇將課堂上所學(xué)的理論知識運用到實際中。并通過對知識的綜合運用，進行必要的分析、比較。從而進一步驗證了所學(xué)的理論知識。同時，這次試驗報告，還讓我知道了最重要的是心態(tài)，在剛開始會覺得困難，但是只要充滿信心，就確定會完成的。

通過電力電子技術(shù)試驗，我加深了對課本專業(yè)知識的理解，平常都是理論知識的學(xué)習(xí)，在此次試驗過程中，我更進一步地熟悉了單相交流調(diào)壓電路的原理和當(dāng)然，在這個過程中我也遇到了困難，查閱資料，相互通過探討。我確鑿地找出了我們的錯誤并改正了錯誤，這更是我們的收獲，不但使我們進一步提高了我們的實踐能力，也讓我們在以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。通過這次課程設(shè)計試驗使我懂得了只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論