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电力电子课程设计之桥式整流电路.doc

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单相桥式半控整流电路(阻感负载,失控现象) 摘 要:掌握 MATLAB 的使用,用 MATLAB 仿真软件绘制单相桥式半控整流电路(阻感 负载)并在不同触发角下仿真出各输出端的电压波形图,理解单相桥式半控整流电路阻 感负载的工作原理和失控现象。 关键词:电力电子;单相桥式半控整流电路;阻感负载;失控现象;MATLAB 仿真 Single-phase half-bridge-controlled rectifier Abstract : to make use of matlab. MATLAB simulation software rendering with single-phase half-bridge rectifier control (sense of resistance load) and trigger a different angle under a simulation of the output voltage wave,Understanding of the single-phase half-bridge-controlled rectifier load resistance of the sense of principle and is out of control Keywords:Power Electronics ; Single-phase half-bridge-controlled rectifier; A sense of resistance load;Is out of control;MATLAB simulation 一、 引言 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种,它将交流电变成直流电,应用十分广 泛,电路性形式多种多样,各具特色。 可从各种角度对整流电路进行分类,主要分类方式有:按组成的器件可分为不可控、 半控、全控三种;按电路结构可分为桥式电路和零式电路;按交流输入相数分为单相电 路和多项电路。 二、 理论基础 2.1 电路原理图 实验电路如图所示。图中的 VT1 和 VT2 为触发脉冲互差 180°的晶闸 管,VD1 和 VD2 为整流二极管。由这 四个管子组成桥式电路。因为只有共 阴极的 VT1 和 VT2 可控,而共阳极的 VD1 和 VD2 不可控,所以称为桥式半
电力电子课题仿真论文 控整流电路。电阻 Rp 和电感 Ld 为负载,若假定电感 Ld 足够大,即 wLd>>Rp,由于电 感中电流不能突变,则可认为负载电流在整个稳态工作过程中保持恒值。由于桥式结 构的特点,只要晶匣管道统,负载端总要加上正向电压,而负载电流始终是单方向流 动,因此桥式半控整流电路只能工作在第一象限,因为 wLd>>Rp,所以不论控制角α 为何值,负载电流 Id 波形的变化很小。 单相桥式半控整流电路的计算公式: 输出电压平均值: 输出电流的平均值为: 2. 3 带阻感负载时的工作情况 1)在输入电压的正半周,触发角α处给晶匣管 VT1 加出发脉冲,电压经 VT1 和 VD2 向负载供电。电压过零变负时,因电感作用使电流连续,VT1 继续导通。 但因此时有电位的高低,使得电流从 VD2 转移至 VD1, VD2 关断,电流不再 流经变压器二次绕组,而是 VT1 和 VD1 续流。 2)在输入电压的负半周触发角α时刻触发 VT2 导通,则向 VT1 加反压使之关断, 电压经 VT2 和 VD1 向负载供电。电压过零变正时,VD2 导通,VD1 关断。VT2 和 VD2 续流,电压又为零。 3) 重复以上步骤。 三、 实验仿真 1, 启动 MATLAB6.5,进入 SIMULINK 后新建文档,绘制单相桥式全控整流系统模型 如图所示。 1
电力电子课题仿真论文 2,设置各个参数 (1) 设置晶匣管参数 Rn=0.001Ω,Lon=0H,Vf=0.8,Rs=10Ω,Cs=250e-9 2
(2) 设置交流电源参数 电力电子课题仿真论文 U=100V,f=50Hz (3) 设置负载参数 R=1Ω,L=0.01H,C=inf 3
(4) 设置α=0°时的脉冲参数 电力电子课题仿真论文 触发信号 1 初相位为 0.0,触发信号 2 初相位为 0.01 脉冲 1 脉冲 2 设置α=45°时的脉冲参数 触发信号 1 初相位为 0.01,触发信号 2 初相位为 0.0125 脉冲 1 脉冲 2 4
电力电子课题仿真论文 各端口波形如下图: α=0°时 触发信号 1 触发信号 2 电源电压 负载电流 流过晶匣管的电流 晶匣管端电压 负载电压 α=45°时 触发信号 1 5
触发信号 2 电力电子课题仿真论文 电源电压 负载电流 流过晶匣管的电流 晶匣管端电压 负载电压 四、 分析与结论 利用 MATLAB 软件中的 Simulink 平台搭建单相桥式半控整流电路,进行实验仿真, 观测整流输出电压电流波形。在输入电压的正半周,触发角α处给晶匣管 VT1 加出发脉 冲,电压经 VT1 和 VD2 向负载供电。电压过零变负时,因电感作用使电流连续,VT1 继 续导通。但因此时有电位的高低,使得电流从 VD2 转移至 VD1, VD2 关断,电流不再流 经变压器二次绕组,而是 VT1 和 VD1 续流。在输入电压的负半周触发角α时刻触发 VT2 导通,则向 VT1 加反压使之关断,电压经 VT2 和 VD1 向负载供电。电压过零变正时,VD2 6
电力电子课题仿真论文 导通,VD1 关断。VT2 和 VD2 续流,电压又为零。重复以上步骤。 不论控制角α为何值,负载电流 Id 波形的变化很小。 另外在实际应用此电路时要加续流二极管,以避免可能发生的失控现象。若无续流 二极管,则当α突然增大至 180°或触发脉冲丢失时,由于电感储能不经变压器二次绕 阻释放,只能消耗在负载电阻上,会发生一个晶匣管持续导通而两个二极管轮流导通的 情况,这使输出电压变成正弦半波,即半周期为正弦,另外半周期为零,其平均值保持 恒定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,成为失控。 有续流二极管时,续流过程由续流二极管完成,在续流阶段晶匣管关断,这就避免 了某一个晶匣管持续导通从而导致失控的现象。同时,续流期间导电回路中只有一个管 压降,少了一次管压降,有利于降低损耗。 参考资料参考文献 1 王兆安、黄俊.电力电子技术。北京:机械工业出版社,2008 2 李传琦.电力电子技术计算机仿真实验。北京:电子工业出版社,2006 3 王维平。现代电力电子技术及应用。南京:东南大学出版社,1999 4 叶斌。电力电子应用技术及装置。北京:铁道出版社,1999 7
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