1、0目录单相桥式全控整流电路仿真建模分析 .1（ 一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) .11.电路的结构与工作原理 12.建模 23 仿真结果与分析 44 小结 6（ 二）单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) .71.电路的结构与工作原理 72.建模 83 仿真结果与分析 104.小结 13（ 三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载) .131.电路的结构与工作原理 132.建模 143 仿真结果与分析 164 小结 18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，
2、并分析其波形。二实验内容1（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U 1U 2U dI d+-TV T 3V T 1V T 2V T 4abR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 ）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 t= 时刻：触发晶闸管 VT1、VT4 使其导通。电流沿 aV
3、T1RVT4bTr 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 t= 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（+ ）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 t= + 时刻：触发晶闸管 VT2、VT3 ，元件导通，电流沿 bVT3RVT2aTr 的二
4、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 t=2 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2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 2cos19.02cos1)(in2UUtddb.输出电流平均值 2cos19.0RId2.建模在 MATLAB 新建一个 Model，命名为 dianlu4，同时模型建立如下
5、图所示：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3b.同步脉冲信号发生器参Pulse Generator 的参数Pulse Generator 1 的参数4c.示波器参数示波器五个通道信号依次是：通过晶闸管电流 Ial；晶闸管电压 Ual；电源电流 i2通过负载电流 Id； 负载两端的电压 Ud。d.电阻 R=1 欧姆3 仿真结果与分析 a.触发角 =0，MATLAB 仿真波形如下：图 3 =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 =30，MATLAB 仿真波形如下：5=30单相桥式全控整流电流仿真结果（
6、纯电阻负载）(截图)c. 触发角 =60，MATLAB 仿真波形如下：=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 =90，MATLAB 仿真波形如下：=90单相桥式全控整流电路仿真结果（纯电阻负载）(截图)6在电源电压正半波(0 )区间，晶闸管承受正向电压，脉冲 UG 在 t= 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 t= 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(2 )区间，晶闸管 VT1 和 VT4 承受反向电压而处于关断状态，晶闸管
7、VT2 和 VT3 承受正向电压，脉冲 UG 在 t= 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。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）*（ /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U 1U 2U dI d+-TV T 3V T 1V T
8、 2V T 4abR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 ）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 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 t = 时刻及以后：在 t = 处触发晶闸管VT1、VT4 使其导通，电流沿 aVT1LRVT4bTr 的二次绕组a 流通，7此时负载上有输出电压（ ud=u2）和电流。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（ + ）区间：当 t
9、 = 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 t = + 时刻及以后：在 t =+ 处触发晶闸管VT2、VT3 使其导通，电流沿 bVT3LRVT2aTr 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 t =2+ 处再次触发晶闸管 VT1、VT4 为止。从波形可以看出 90 输出电压
10、波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是 090。控制角 在 090 之间变化时，晶闸管导通角 ，导通角 与控制角 无关。1.3 基本数量关系a.直流输出电压平均值 cos9.0cos2)(in21UUtddb.输出电流平均值 RId2.建模在 MATLAB 新建一个 Model，命名为 dianlu5，同时模型建立如下图所示8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9Pulse Generator1 的参数c.电阻电感参数d.示波器参数示波器五个通道信号依次是：通过晶
11、闸管电流 Ial；晶闸管电压 Ual；电源电流 i2通过负载电流 Id； 负载两端的电压 Ud。103 仿真结果与分析a.触发角 =0，MATLAB 仿真波形如下：=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 =30，MATLAB 仿真波形如下：=30单相桥式全控整流电路仿真结果（阻-感性负载）(截图)c.触发角 =60，MATLAB 仿真波形如下：11=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 =90，MATLAB 仿真波形如下：=90单相桥式全控整流电路仿真结果（阻-感性负载）(截图)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
12、时，控制角 在090之间变化时，晶闸管导通角 =，导通角 与控制角 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。=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。12（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U 1U 2U dI d+-TV T 3V T 1V T 2V T 4abRE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
13、阻负载相比晶闸管提前了电角度 停止导电， 称作停止导电角。2arcsinUE若 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，相当于触发角被推迟，即 =。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：13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b.同步脉冲信号发生器参数Pulse Generator 的参数14Pulse Generator1 的参数c.电阻、反电动势参数电阻参
14、数反电动势参数15d.示波器参数示波器五个通道信号依次是：通过晶闸管 VT1.VT4 电流 Ial；晶闸管VT1.VT4 电压 Ual；电源电流 i2通过负载电流 Id； 负载两端的电压 Ud;通过晶闸管 VT2.VT3 电流电压。 63 仿真结果与分析a.触发角 =0，MATLAB 仿真波形如下=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 =30，MATLAB 仿真波形如下：16=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 =60，MATLAB 仿真波形如下：=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 =90，MATLAB 仿真波形如下：17=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。
