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
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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。
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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
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U=100V,f=50Hz
(3) 设置负载参数
R=1Ω,L=0.01H,C=inf
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(4) 设置α=0°时的脉冲参数
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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
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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
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触发信号 2
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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
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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
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