单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

目录

完美篇

单相桥式全控整流电路仿真建模分析 ............................... 2 （一）单相桥式全控整流电路（纯电阻负载） ....................... 2

1。电路的结构与工作原理 .................................... 2 2。建模 .................................................... 3 3仿真结果与分析 ............................................ 4 4小结 ...................................................... 6 （二）单相桥式全控整流电路（阻—感性负载） ..................... 7

1。电路的结构与工作原理 .................................... 7 2。建模 .................................................... 8 3仿真结果与分析 ........................................... 10 4。小结 ................................................... 14 （三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载） ..................... 13

1.电路的结构与工作原理 .................................... 14 2.建模 .................................................... 14 3仿真结果与分析 ........................................... 16 4小结 ..................................................... 18

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的

1、不同负载时，单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。

2、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形.

二．实验内容

（一)单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）

1.电路的结构与工作原理

1。1电路结构

T+-VT1aVT3IdU1U2bVT2VT4UdR

单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图） 1.2 工作原理

用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极,两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。

（1）在u2正半波的（0～α）区间：

晶闸管VT1、VT4承受正压,但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等,则uT1。4= uT2.3=1/2 u2.

（2）在u2正半波的ωt=α时刻：

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，负载上有电压（ud=u2）和电流输出，两者波形相位相同且uT1。4=0.此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则uT2.3=1/2 u2.晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零,晶闸管阳极电流下降为零而关断。

(3）在u2负半波的（π~π+α）区间:

晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态.此时，uT2。3=uT1.4= 1/2 u2。

(4）在u2负半波的ωt=π+α时刻：

触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上,负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止,此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3在对应时刻不断周期性交替导通、关断。 1.3基本数量关系

a。直流输出电压平均值

Ud12U2sintd(t)1cos222U21cos2

0.9U2b.输出电流平均值

IdUdR0.9U21cos R22.建模

在MATLAB新建一个Model,命名为dianlu4，同时模型建立如下图所示：

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图2单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的MATLAB仿真模型

2。1模型参数设置

a。交流电源参数

b。同步脉冲信号发生器参

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Pulse Generator 的参数

Pulse Generator 1 的参数

c。示波器参数

示波器五个通道信号依次是：①通过晶闸管电流Ial;②晶闸管电压Ual;③电源电流i2④通过负载电流Id;⑤负载两端的电压Ud。

d。电阻R=1欧姆

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3仿真结果与分析

a.触发角α=0°，MATLAB仿真波形如下：

图3 α=0°单相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载)（截图)

b。 触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：

α=30°单相桥式全控整流电流仿真结果(纯电阻负载）（截图)

c。 触发角α=60°,MATLAB仿真波形如下:

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α=60°单相桥式

全控整流电路仿真结果（纯电阻负载）(截图）

d。 触发角α=90°,MATLAB仿真波形如下：

α=90°单相桥式

全控整流电路仿真结果(纯电阻负载）（截图)

在电源电压正半波(0~π)区间，晶闸管承受正向电压，脉冲UG在ωt=α处触发晶闸管VT1和VT4，晶闸管VT1,VT4开始导通，形成负载电流id，负载上有输出电压和电流。

在ωt=π时刻，U2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零。 在电源电压负半波（π～2π)区间，晶闸管VT1和VT4承受反向电压而处于关断状态，晶闸管VT2和VT3承受正向电压,脉冲UG在ωt=α处触发，晶闸管VT2，VT3开始导通,形成负载电流id，负载上有输出电压和电流。

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4小结

在单项全控桥式整流电路电阻性负载电路中（图4—1），要注意四个晶闸管1，4和晶闸管2,3的导通时间相差半个周期。

脉冲发生器参数设置公式：(1/50）*（α/360）。

在这次的电路建模、仿真与分析中，我对电路的建模仿真软件熟练了很多，对电路的了解与分析也加深了很多，比如晶闸管压降的变化，负载电流的变化。

（二）单相桥式全控整流电路（阻-感性负载)

1。电路的结构与工作原理

1。1电路结构

IdT+-VT1aVT3U1U2bVT2VT4UdR

单相桥式全控整流电路(阻—感性负载）的电路原理图（截图）

1.2 工作原理

(1）在u2正半波的（0～α）区间: 晶闸管VT1、VT4承受正压,但无触发脉冲，处于关断状态。假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量,晶闸管VT2、VT3维持导通.

(2）在u2正半波的ωt=α时刻及以后：在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通,电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。

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电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。

（3）在u2负半波的（π~π+α）区间：当ωt=π时，电源电压自然过零,感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通.在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。

（4）在u2负半波的ωt=π+α时刻及以后：在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上,负载上有输出电压 (ud=—u2）和电流.此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态.晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止.

从波形可以看出α＞90º输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是0～90º。控制角α在0~90º之间变化时，晶闸管导通角θ≡π,导通角θ与控制角α无关。 1.3基本数量关系

a.直流输出电压平均值

Ud12U2sintd(t)22U2cos

0.9U2cosb.输出电流平均值

IdUd R2。建模

在MATLAB新建一个Model，命名为dianlu5，同时模型建立如下图所示

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单相桥式全控整

流电路（阻—感性负载）的MATLAB仿真模型

2.1模型参数设置

a。交流电源参数

b。同步脉冲信号发生器参数 Pulse Generator 的参数

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Pulse Generator1 的参数

c。电阻电感参数

d。示波器参数

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

示波器五个通道信号依次是：①通过晶闸管电流Ial;②晶闸管电压Ual；③电源电流i2④通过负载电流Id；⑤负载两端的电压Ud。

3仿真结果与分析

a.触发角α=0°，MATLAB仿真波形如下：

α=0°单相桥式

全控整流电路仿真结果（阻—感性负载）(截图） b。 触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：

α=30°单相桥式

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全控整流电路仿真结果（阻—感性负载）(截图）

c。触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下：

α=60°单相桥式

全控整流电路仿真结果（阻—感性负载）(截图)

d.触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下:

α=90°单相桥式

全控整流电路仿真结果（阻-感性负载）（截图)

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

4.小结

由于电感的作用,输出电压出现负波形;当电感无限大时，控制角α在0～90°之间变化时，晶闸管导通角θ=π，导通角θ与控制角α无关。输出电流近似平直，流过晶闸管和变压器副边的电流为矩形波。α=120°时的仿真波形,此时的电感为有限值，晶闸管均不通期间，承受二分之一的电源电压。

（三)单相桥式全控整流电路(反电动势负载)

1。电路的结构与工作原理

1。1电路结构

IdT+-VT1aVT3RU1U2bVT2VT4UdE

单相桥式全控整流电路（反电动势负载）的电路原理图（截图）

1.2 工作原理

当整流电压的瞬时值ud小于反电势E 时,晶闸管承受反压而关断，这使得晶闸管导通角减小。晶闸管导通时,ud=u2，晶闸管关断时，ud=E.与电阻负载相比晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称作停止导电角。

arcsinE 2U2 若α 〈δ时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，

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相当于触发角被推迟，即α=δ。

2。建模

在MATLAB新建一个Model，命名为dianlu6，同时模型建立如下图所示:

图17 单相桥式全控整流电路(反电动势)的MATLAB仿真模型

2。1模型参数设置

a.交流电源参数

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

b。同步脉冲信号发生器参数 Pulse Generator 的参数

Pulse Generator1 的参数

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

c。电阻、反电动势参数 电阻参数

反电动势参数

d.示波器参数

示波器五个通道信号依次是：①通过晶闸管VT1.VT4电流Ial；②晶闸管VT1.VT4电压Ual；③电源电流i2④通过负载电流Id;⑤负载两端的电压Ud；○6通过晶闸管VT2.VT3电流电压。

3仿真结果与分析

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

a。触发角α=0°，MATLAB仿真波形如下

α=0°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图）

b。触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图）

c。 触发角α=60°,MATLAB仿真波形如下：

α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图）

d. 触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下:

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单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)

α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果（反电动势负载）(截图）

4小结

单相全控桥式整流电路主要适用于4KW左右的整流电路，与单相半波可控整流电路相比，整流电压脉动减小，美周期脉动俩次。变压器二次侧流过正反俩个方向的电流，不存在直流磁化,利用率高。

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