单相桥式全控整流电路阻感负载课程设计matlab(共9页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1 引言1.1 设计目的 “电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1.培养综合应用所学知识，设计电路的能力；2.较全面地巩固和应用本课程中所学的理论和方法，掌握整流电路设计的基本方法；3.培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；4.培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 1.2 内容简介 介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理和主要环节，并且分析几种常用的触发角，在此基础上运用MATlAB软件分别对电路的仿真进行了设计；实现了对单项桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行分析。1.

2、3 设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为： 负载为阻感性负载2、技术要求:1)、电源电压：交流100V/50Hz2) 、输出功率：500W 3) 、触发角：2 课程设计方案2.1 整流电路 单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。而负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的工作情况。单相桥式全控整流电路，电阻-电感性负载，电路简图如下专心-专注-专业此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负

3、两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。 单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 单相全控桥式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半，且功率因数提高了一半。2.2 主电路的设计2.2.1电路的组成 电路组成：该电路为单相桥式全控整流电路，由变压器四个晶闸管电感及电阻组成，如图（a）所示。2.2.2 电路工作原理及分析 1）工作原理：第一阶段： （a）在U2正半波的（0）区间： 晶闸管VT1、VT

4、4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。 第二阶段：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，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。 第三阶段：在U2负半波的（+）区间：当t=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。第四阶段：在U2负半波的t=+时刻及以后：

5、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。 2）电路分析:假设电路已经工作在稳定状态如图（b） 在U2正半周期，触发角处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通,Ud=U2。负载中有

6、电感存在是负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流连续，且波形近似为一水平线。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。 至t=+时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，VT2和VT3承受正向电压导通。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。 3 参数计算和晶闸管的选择3.1 参数关系 输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id 晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT 输出电流有效值I和变压器二次电流有效值I2 晶闸管所承受的最大正

7、向电压和反向电压均为: 3.2 参数的计算1.在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为2.变压器二次侧输出电压为3.整流输出电流平均值为4.变压器二次侧电流为 5. 电阻为6. 晶闸管承受的最大反向电压为7. 晶闸管的额定电压为8. 流过晶闸管电流有效值为9. 晶闸管的额定电流为10. 延迟时间为 11. U1=220V U2=100V变压器变比为K=U1/U2=220/100=2.23.3 晶闸管的选择 该电路为大电感负载，电流波形可看作连续且平直的。晶闸管的额定电压和晶闸管的额定电流为 4 MATLAB 仿真4.1 单相桥式全控整流电路带阻感负载MATLAB建模 利用MATLAB仿真软

8、件对单项桥式全控整流电路和控制电路进行建模并仿真，单相桥式全控整流电路带阻感性负载MATLAB建模。单相桥式全控整流电路带阻感性负载仿真电路图如图所示： 4.2 仿真结果与分析 当延迟角=60,U=100V,P=500W，f=50HZ时波形如图： （单相桥式全控桥阻感负载=60） 波形分别为：U2 VT1和VT4脉冲 VT2和VT3脉冲 VT2和VT3导通电压 VT1和VT4 Ud Id5 触发电路 触发电路对其产生的触发脉冲要求： 触发信号可为直流、交流或脉冲电压。 触发信号应有足够的功率。 触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维

9、持导通。 触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 触发脉冲与主电路电源必须同步。为了使晶闸管在每一个周期都以相同的控制角被触发导通，触发脉冲必须与电源同步，两者的频率应该相同，而且要有固定的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发。6 心得体会 通过这次的MATLAB仿真设计过程中，我不仅掌握了MATLAB中SIMULINK仿真的使用，还对单相桥式全控整流电路有了更深刻的认识。在建模的过程中总结了以下几点：1.在单项桥式全控整流电路中，给晶闸管提供触发脉冲是设计的关键；2.给定正确的触发脉冲必须熟悉单项桥式全控整流电路的原理，掌握触发脉冲的过程；3.对同一个电路，可以建立不同的SIMULINK模型。我觉得课程设计的魅力就在于此，既可以加深对书本上的原理的理解，又可以增强软件操作的能力。 参 考 文 献1.王兆安.电力电子技术.机械工业出版社.20092.洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真.机械工业出社.2006