整流电路MATLAB仿真实验.docx

整流电路仿真实验实验一:单相桥式全控整流电路的ＭＡTLＡB仿真一、 实验内容掌握单相桥式全控整流电路的工作原理;熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设立；明确对触发脉冲的规定;观测在电阻负载、阻感负载和反电动势阻感负载状况下,控制角a取不同值时电路的输出电压和电流的波形二、 实验原理1. 电阻性负载工作原理 在单相桥式全控整流电路中,闸管VＴ1和VT4构成一对桥臂,VＴ2和VT3构成另一对桥臂 在u２正半周(即a点电位高于b点电位)， 若４个晶闸管均不导通，ｉd＝０，ud=0,VT１、VT4串联承受电压u2在触发角a处给VＴ1和VT４加触发脉冲，VT1和VT４即导通，电流从电源a端经VＴ１、R、VT4流回电源ｂ端当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断　 在u２负半周,仍在触发角ａ处触发VT２和VＴ3导通，电流从电源b端流出,经VT3、R、ＶT2流回电源a端到u２过零时,电流又降为零，VＴ2和VＴ3关断整流电路图如图1－1所示 　 　 　　　 　　 　　 　 　 　 图1－1 单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路2. 阻感性负载工作原理 电路如图1－2所示,在u2正半周期触发角a处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通,ud=u2。

负载电感很大，iｄ不能突变且波形近似为一条水平线u２过零变负时，由于电感的作用晶闸管ＶT1和VT4中仍流过电流ｉd,并不关断wt=p+a时刻,触发VT２和VＴ3导通,ｕ2通过VT2和VＴ3分别向VT１和ＶＴ4施加反压使VT１和VT４关断，流过ＶT１和VT4的电流迅速转移到VT2和VＴ3上，此过程称为换相,亦称换流　图1－2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路3. 反电动势阻感负载工作原理当负载为蓄电池、直流电动机的电枢等时，负载可当作一种直流电压源,对于整流电路,它们就是反电动势负载｜u2|＞Ｅ时,才有晶闸管承受正电压，有导通的也许晶闸管导通之后，ｕd=ｕ２，ｉｄ=（ud　-E)/R ,直至|u2|＝E,id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E与电阻负载时相比,晶闸管提前了电角度ｄ停止导电,ｄ称为停止导电角当a＜d时,触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不也许导通整流电路图如图1-３所示图1-３ 单相桥式全控整流电路带反电动势阻感负载时的电路三、 实验环节1. 搭建实验电路图根据实验原理图，在MＡTLAB／SIMULＩＮK软件中,电力电子模块库建立相应的仿真模型,如图1-４、图1-５、图1-6所示。

1) 电阻性负载电路图1-4单相桥式全控整流电路带电阻负载时的仿真模型2) 阻感性负载电路图１-5单相桥式全控整流电路带阻感负载时的仿真模型3) 反电动势阻感负载电路图1-6单相桥式全控整流电路带反电动势阻感负载时的仿真模型2. 参数设立交流电源U２：峰值(peak ａｍplitude， Ｖ）＝ 1０0V频率(Fｒeｑｕｅｎcｙ, Hｚ）＝50脉冲发生器1(ug1):振幅(Aｍｐｌiｔude）=1.1周期（ｐerｉod, ｓ)=0.０2ﻫ脉冲宽度（pulse　ｗidtｈ， %　oｆ ｐｅriｏd）=０.0０１ﻫ滞后相位（pｈasｅ deｌａy, s)=０．00３33３滞后相位=α/360×0.02(α为触发角,单位为角度)脉冲发生器2(ug2）：振幅(Ampｌｉtｕdｅ）=1.1周期（perioｄ,　s)=０．02 脉冲宽度(puｌse wｉdth， % oｆ pｅｒiｏd)=0.00１滞后相位（phase delay, s）=0．0１33３3 (α=6０˚)滞后相位=0.0１＋α/360×0.0２（α为触发角,单位为角度)晶闸管ＶＴ1、VT2、ＶＴ3和VT４　:内部电阻（Ｒesiｓtance　Ron　,Oｈms)=０.00１ 　 　 　 　　　 　　 电感经度(Ｉnductaｎｃe　Lｏn ，H)=0正向电压(Forｗａrd voltage　Vf ,V）=0．8阻尼器电阻（Snubber ｒｅsistａnce Rｓ ,Oｈｍs) =100吸取电容（Snubbｅr caｐacｉｔaｎｃe Cs ,Ｆ）=４.７ｅ-6负载中的ＲＬC串连之路R:电阻值(resistａnce,ｏｈmｓ)=２Ｌ：电感量(ｉnducｔaｎｃe,Ｈ）=１0e-3C:电容量(caｐacｉtance,Ｆ)=inf负载中的反电势Ｅ：幅值(amplｉtｕｄｅ, V)=503. 波形调试在α=0˚、30˚、６0˚、90˚、120˚时记录示波器给出的波形,将不同控制角时得到的Ud、 Id、ＵVＴ1、IVT1、UVT3、IVT3与理论波形相比较，进行分析。

四、 仿真成果1. 电阻性负载电路仿真成果1) α＝３０°时仿真波形图1-7单相桥式全控整流电路电阻负载时α=３0°的波形2) α＝60°时仿真波形图1－8单相桥式全控整流电路电阻负载时α=６0°的波形3) α=9０°时仿真波形图１-9单相桥式全控整流电路电阻负载时α=90°的波形4) α=1２0°时仿真波形图1-10单相桥式全控整流电路电阻负载时α＝１20°的波形2. 阻感性负载电路仿真成果1) α=3０°时仿真波形图1-11单相桥式全控整流电路阻感负载时α=30°的波形2) α＝６0°时仿真波形图１－12单相桥式全控整流电路阻感负载时α=６0°的波形3) α=90°时仿真波形图1－13单相桥式全控整流电路阻感负载时α＝90°的波形3. 反电动势阻感负载电路仿真成果1) α＝0°时仿真波形图1-14单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α=0°的波形2) α=60°时仿真波形图1－15单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α=60°的波形3) α=９0°时仿真波形图1-16单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α＝９0°的波形4) α=12０°时仿真波形图1－1７单相桥式全控整流电路反电动势阻感负载时α＝120°的波形实验二:三相半波可控整流电路的MATLAB仿真一、 实验内容掌握三相半波可控整流电路的工作原理；熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设立;明确对触发脉冲的规定；观测在电阻负载和阻感负载状况下,控制角ａ取不同值时电路的输出电压、电流以及晶闸管的电流电压波形。

二、 实验原理1. 电阻性负载工作原理三相半波可控整流电路如图２-1所示为得到零线，变压器二次侧必须接成星形,而一次侧接成三角形,避免3次谐波流入电网三个晶闸管按共阴极接法连接,这种接法触发电路有公共端,连线以便　 　 图2－1 三相半波可控整流电路电阻负载时的电路假设将晶闸管换作二极管,三个二极管相应的相电压中哪一种的值最大,则该相所相应的二极管导通,并使另两相的二极管承受反压关断,输出整流电压即为该相的相电压在一种周期中，器件工作状况如下:在wt1~wt2期间，a相电压最高,VD1导通，uｄ＝ｕa；在ｗｔ２~ｗt3期间,b相电压最高，VD２导通，ｕd＝uｂ； 在wｔ３~wt４期间，c相电压最高,VＤ3导通,ｕd=uｃ 此后,在下一周期相称于ｗt1的位置即wt4时刻，VＤ1又导通，反复前一周期的工作状况一周期中VD1、VD２、ＶD3轮流导通,每管各导通120°，ud波形为三个相电压在正半周期的包络线2. 阻感性负载工作原理若负载为阻感负载,且L值很大，电路如图2－2所示整流电流id的波形基本是平直的,流过晶闸管的电流接近矩形波　 a≤3０°时，整流电压波形与电阻负载时相似,由于两种负载状况下,负载电流均持续。

　 a＞30°时,当u2过零时,由于电感的存在，制止电流下降，因而VＴ1继续导通,直到下一相晶闸管ＶT2的触发脉冲到来，才发生换流,由VT2导通向负载供电，同步向VT1施加反压使其关断若a增大，　ud波形中负的部分将增多,至ａ=90°时, ud波形中正负面积相等， ud的平均值为零图2－2 三相半波可控整流电路阻感负载时的电路三、 实验环节1. 搭建实验电路图根据实验原理图,在ＭATＬAB/SIＭＵＬＩＮK软件中，电力电子模块库建立相应的仿真模型如图2-３、图２-4所示1) 电阻性负载电路图图2－3三相半波可控整流电路带电阻负载时的仿真模型2) 阻感性负载电路图图2-4三相半波可控整流电路带阻感负载时的仿真模型2. 参数设立交流电源Ｕ２:峰值（pｅak　ampliｔｕdｅ, V）=　100频率(Ｆrequeｎcy， Hz）＝50A(Phase ,deg)=０B(Phａse ,deｇ）=-120Ｃ（Ｐhａsｅ ,deg)=120脉冲发生器：振幅(Ａmplitudｅ)=1.1周期（period, s)=0.０２ﻫ脉冲宽度(ｐulse　width, % of periｏd)＝51(uｇ1）：滞后相位(phasｅ ｄｅlay, ｓ)=(α＋30）/３60×0．02２（uｇ2):滞后相位(phase　dｅｌay， ｓ）=(α+15０）/３60×0.0２3(uｇ3)：滞后相位(ｐhａse　delay， ｓ）=(α+270）／36０×0.02晶闸管VT1、VT2、VＴ3 ：内部电阻(Ｒｅsistａｎcｅ　Ron ，Ｏhms）=0.001电感经度(Iｎductａnｃe　Lｏn ，Ｈ)=0正向电压（Forwａｒd　voｌtage Vf ,V）＝０.８阻尼器电阻(Snuｂber　reｓiｓtａｎce　Rs　，Ｏｈms） =5０0吸取电容（Snuｂber capaｃitance Cｓ ，F）＝25０e-9负载中的RLC串连之路Ｒ:电阻值(resiｓtance,ohms）=10L：电感量（ｉnduｃtaｎcｅ,H)=1０ｅ-33. 波形调试在α=0˚、30˚、60˚、90˚时记录示波器给出的波形，将不同控制角时得到的Ｕ２、Ｕｄ、 Id、UVT1、ＩVT1与理论波形相比较,进行分析。

四、 仿真成果1. 电阻性负载1) α=0°时仿真波形图2-5三相半波可控整流电路电阻负载时α=0°的波形2) α=60°时仿真波形图2-6三相半波可控整流电路电阻负载时α=60°的波形3) α=90°。