電力電子仿真

1、電力電子仿真電力電子仿真電力電子仿真電力電子計算機仿真題目：晶閘管單相橋式整流可控整流電路的設計與仿真姓名：毛宣霖學號：10230418專業(yè)班級：控制工程基地（1）班指導老師：楊巧玲學院：電氣工程與信息工程學院大綱本次課程設計只若是對單相全控橋式晶閘管整流電路的研究。第一對幾種典型的整流電路的介紹，從而比較出橋式全控整流的長處，而后對單相全控橋式晶閘管整流電路的整體設計，包含主電路，觸發(fā)電路，保護電路。主電路中包含電路參數(shù)的計算，器件的選型；觸發(fā)電路中包含器件選擇，參數(shù)設計；保護電路包括過電壓保護，過電流保護。以后就對整體電路進行Matlab仿真，最后對仿真結果進行分析與總結。要點詞：單相全控

2、橋；晶閘管；整流目錄第一章緒論.11.1電力電子技術的發(fā)展.11.2電力電子技術的應用.11.3電力電子技術課程中的整流電路.2第二章設計要求.3第三章系統(tǒng)方案的選擇.4第四章單項全控整流電路的工作原理.64.1系統(tǒng)總設計框圖.64.2系統(tǒng)主體電路原理及說明.64.3系統(tǒng)的元器件選擇.74.4整流電路的參數(shù)計算.10第五章系統(tǒng)MATLAB仿真.125.1MATLAB軟件介紹.125.2參數(shù)設置.135.3單相橋式電阻性負載全控整流電路.14仿真結果圖.16仿真分析.185.4單相橋式阻感性負載全控整流電路.19仿真結果圖.19仿真分析.235.5單相橋式反電勢全控整流電路.24仿真結果圖.24

3、仿真分析.275.6單相橋式全控整流電路（阻感性負載加續(xù)流二極管）.28仿真結果圖.285.6.2仿真分析.32第六章設計總結.33參照文件.34第1章緒論1.1電力電子技術的發(fā)展晶閘管出現(xiàn)前的時期可稱為電力電子技術的史先期或拂曉時期。晶閘管因為其優(yōu)勝的電氣性能和控制性能，使之很快就取代了水銀整流器和旋轉變流機組。并且，其應用范圍也迅速擴大。電力電子技術的看法和基礎就是因為晶閘管及晶閘管變流技術的發(fā)展而確定的。晶閘管是經過對門極的控制可以使其導通而不可以使其關斷的器件，屬于半控型器件。對晶閘管電路的控制方式主若是相位控制式，簡稱相控方式。晶閘管的關斷平時依靠電網電壓等外面條件來實現(xiàn)。這就使得晶

4、閘管的應用遇到了很大的限制。70年代后期，以門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場效應晶體管（Power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發(fā)展。全控型器件的特色是，經過對門極（基極、柵極）的控制既可使其開通又可使其關斷。在80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）為表的復合型器件異軍崛起。它是MOSFET和BJT的復合，綜合了二者的長處。與此相對，MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）復合了MOSFET和GTO。1.2電力電子技術的應用電力電子技術是一門新興技術，它是由電力學、電子學和控制理論三個學科交織而成的，在電氣自動化專業(yè)中已成為一門

5、專業(yè)基礎性強且與生產密切聯(lián)系的不行缺乏的專業(yè)基礎課。本課程表現(xiàn)了弱電對強電的控制，又擁有很強的實踐性。可以理論聯(lián)系實質，在培育自動化專業(yè)人材中據(jù)有重要地位。它包含了晶閘管的結構和分類、晶閘管的過電壓和過電流保護方法、可控整流電路、晶閘管有源逆變電路、晶閘管無源逆變電路、PWM控制技術、交流調壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。在電力電子技術中，可控整流電路是特別重要的內容，整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐罚鋺锰貏e廣泛。工業(yè)中大批應用的各樣直流電動機的調速均采納電力電子裝置；電氣化鐵道（電氣機車、磁懸浮列車等）、電動汽車、飛機、船舶、電梯等交通運輸工具中也廣泛采納整流電力電子技術；各樣電子

6、裝置如通訊設備中的程控交換機所用的直流電源、大型計算機所需的工作電源、微型計算機內部的電源都可以利用整流電路構成的直流電源供電，可以說有電源的地方就有電力電子技術的設備。1.3電力電子技術課程中的整流電路整流電路按構成的器件不一樣，可分為不行控、半控與全控三種，利用晶閘管半導體器件構成的主要有半控和全控整流電路；按電路接線方式可分為橋式和零式整流電路；按交流輸入相數(shù)又可分為單相、多相（主若是三相）整流電路。正是因為整流電路有著這樣廣泛的應用，所以整流電路的研究無論在是從經濟角度，還是從科學研究角度上來講都是很有價值的。本設計正是結合了Matlab仿真軟件對單相半控橋式晶閘管整流電路進行分析。第

7、二章設計要求計算機仿真擁有效率高，精度高，可控性高和成本低等特色，已經廣泛應用與電力電子電路的分析和設計中。計算機仿真不但可以取代系統(tǒng)的好多繁瑣的人工分析，減少勞動強度，提升分析和設計能力，防范因為解說法在近似辦理中帶來的較大偏差，還可以與實物調制和調試互相增補，最大限度地降低設計成本，縮短系統(tǒng)研制周期?？梢哉f，電路的計算機仿真技術大大加速了電路的設計和試驗過程。經過本次仿真，學生可以初步認識電力電子計算機仿真的優(yōu)勢，并掌握電力電子計算機仿真的基本方法。1，晶閘管單相全控橋式整流電路，參數(shù)要求：電網頻率f=50Hz電網額定電壓U1=380V電網電壓顛簸正負10%阻感性負載電壓0190V可調。設

8、計內容1）制定設計方案2）主電路設計及主電路元件選擇3）驅動電路和保護電路設計及參數(shù)計算，器件選擇4）繪制電路原理圖5）整體電路原理圖及其說明書仿真任務要求1）熟習matlab、simulink、powersystem中的仿真模塊用法及功能2）依據(jù)設計電路搭建仿真模型3）設置參數(shù)并進行仿真（4）給出不一樣觸發(fā)角時對應的UdIdi2和Ivt1的波形設計整體要求1）熟習整理和觸發(fā)電路的基根源理，可以運用所學的理論知識分析設計任務2）掌握基本電路的數(shù)據(jù)分析，辦理；描繪波形并加以判斷3）能正確設計電路，畫出線路圖，分析電路原理4）廣泛采集相關技術資料第三章系統(tǒng)方案的選擇整流電路比較我們知道，單相整流電

9、路形式是各樣各樣的，可分為單相橋式相控整流電路和單相橋式半控整流電路，整流的結構也是比許多的。所以在做設計以前我們主要考慮了以下幾種方案：方案一：單相橋式半控整流電路電路簡圖如圖3-1：圖3-1單相橋式半控整流電路對每個導電回路進行控制，有對于全控橋而言少了一個控制器件，用二極管取代，有益于降低消耗！假如不加續(xù)流二極管，當忽然增大至180或出發(fā)脈沖拋棄時，因為電感儲能不經變壓器二次繞組開釋，不過耗費在負載電阻上，會發(fā)生一個晶閘管導通而兩個二極管輪流導通的狀況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，其余半周期為ud為零，其均勻值保持穩(wěn)固，相當于單相半波不行控整流電路時的波形，即為失控。所以一

10、定加續(xù)流二極管，免得發(fā)生失控現(xiàn)象。方案二：單相橋式全控整流電路電路簡圖如圖3-2：圖3-2單相橋式全控整流電路此電路對每個導電回路進行控制，不必用續(xù)流二極管，也不會失控現(xiàn)象，負載形式多樣，整流成效好，波形安穩(wěn)，應用廣泛。變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波形對稱，均勻值為零，即直流重量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。方案三：單相半波可控整流電路：電路簡圖如圖3-3：圖3-3單相半波可控整流電路此電路只要要一個可控器件，電路比較簡單，VT的a移相范圍為180。但輸出脈動大，變壓器二次側電流中含直流重量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器死心不飽和，需增大死心截面積，

11、增大了設備的容量。實質上極少應用此種電路。方案四：單相全波可控整流電路：電路簡圖如圖3-4：圖3-4單相全波可控整流電路此電路變壓器是帶中心抽頭的，結構比較復雜，只要用2個可控器件，單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，所以少了一個管壓降，相應地，門極驅動電路也少2個，但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。不存在直流磁化的問題，適用于輸出低壓的場合作電流脈沖大（電阻性負載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流重量,使死心磁化，變壓器不可以充分利用。而單相全控式整流電路擁有輸出電流脈動小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的長處。相同的負載

12、下賤過晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出均勻電壓是半波整流電路2倍，在均電流減小一半；且功率因數(shù)提升了一半。綜上所述，針對他們的優(yōu)弊端，我們采納方案二，即單相橋式全控整流電路。第四章單項全控整流電路的工作原理4.1系統(tǒng)總設計框圖系統(tǒng)原理方框圖如4.1所示：保護電路單相電源輸出驅動電路整流電路負載電路圖4.1系統(tǒng)原理方框圖4.2系統(tǒng)主體電路原理及說明idVT1VT3i2TLu1u2udRVT2VT4(a)圖4.2阻感性負載電路（a）工作波形（b）假設LR，工作于穩(wěn)固狀態(tài)，負載電流連續(xù)，近似為一平直的直線。工作原理在電源電壓u2正半周時期，VT1、VT2承受正向電壓，若在t時觸發(fā)，VT1、VT2導

13、通，電流經VT1、負載、VT2和T二次側形成回路，但因為大電感的存在，u2過零變負時，電感上的感覺電動勢使VT1、VT2連續(xù)導通，直到VT3、VT4被觸發(fā)導通時，VT1、VT2承受反相電壓而截止。輸出電壓的波形出現(xiàn)了負值部分。在電源電壓u2負半周時期，晶閘管VT3、VT4承受正向電壓，在t時觸發(fā)，VT3、VT4導通，VT1、VT2受反相電壓截止，負載電流從VT1、VT2中換流至VT3、VT4中在t2時，電壓u2過零，、因電感中的感覺電動勢一VT3VT4直導通，直到下個周期VT1、VT2導通時，VT3、VT4因加反向電壓才截止。值得注意的是，只有當2時，負載電流id才連續(xù)，當2時，負載電流不連續(xù)

14、，并且輸出電壓的均勻值均湊近零，所以這類電路控制角的移相范圍是02。4.3主電路元器件選擇1）晶閘管的結構晶閘管是大功率器件，工作時產生大批的熱，所以一定安裝散熱器。引出陽極A、陰極K和門極（或稱柵極）G三個聯(lián)接端。內部結構:四層三個結如圖2.22）晶閘管的工作原理圖晶閘管由四層半導體（P1、N1、P2、N2）構成，形成三個結J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分別從P1、P2、N2引入A、G、K三個電極，如圖1.2(左)所示。由于擁有擴散工藝，擁有三結四層結構的一般晶閘管可以等效成如圖2.3（右）所示的兩個晶閘管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）構成的等效電路

15、。圖1晶閘管內部結構及等效電路3）晶閘管的門極觸發(fā)條件（1）:晶閘管承受反向電壓時，無論門極能否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通；（2）：晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的狀況下晶閘管才能導通；（3）：晶閘管一旦導通門極就失掉控制作用；（4）：要使晶閘管關斷，只好使其電流小到零一下。晶閘管的驅動過程更多的是稱為觸發(fā)，產生注入門極的觸發(fā)電流的電路稱為門極觸發(fā)電路。也正是因為能過門極只好控制其開通，不可以控制其關斷，晶閘管才被稱為半控型器件。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而靠譜的控制手段。4）晶閘管主要參數(shù)說明1、額定電壓UTn平時取UDRM和URRM中較小的，再取湊近標準的電壓等級作為晶閘管型的

16、額定電壓。在采納管子時，額定電壓應為正常工作峰值電壓的23倍，以保證電路的工作安全。晶閘管的額定電壓UTnminUDRM,URRMUTn=（23）UTMUTM：工作電路中加在管子上的最大瞬時電壓2、額定電流IT(AV)IT(AV)又稱為額定通態(tài)均勻電流。其定義是在室溫40和規(guī)定的冷卻條件下，元件在電阻性負載流過正弦半波、導通角不小于170的電路中，結溫不超出額定結溫時，所同意的最大通態(tài)均勻電流值。將此電流按晶閘管標準電流取周邊的電流等級即為晶閘管的額定電流。ITn：額定電流有效值，依據(jù)管子的IT(AV)換算出，IT(AV)、ITMITn三者之間的關系：ITn1/2(Imsint)2d(t)Im

17、/20.5ITM(6)0IT(AV)1/2Imsintd(t)Im/0.318ITM（7)03、保持電流IH保持電流是指晶閘管保持導通所必要的最小電流，一般為幾十到幾百毫安。保持電流與結溫相關，結溫越高，保持電流越小，晶閘管越難關斷。4、掣住電流IL晶閘管剛從阻斷狀態(tài)轉變?yōu)閷顟B(tài)并撤掉門極觸發(fā)信號，此時要保持元件導通所需的最小陽極電流稱為掣住電流。一般掣住電流比保持電流大（24）倍。5、通態(tài)均勻管壓降UT(AV)。指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導通的正弦波半個周期內陽極與陰極電壓的均勻值，一般在0.41.2V。6、門極觸發(fā)電流Ig。在常溫下，陽極電壓為6V時，使晶閘管能完好導通所用的門極

18、電流，一般為毫安級。7、斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt。在額定結平和門極開路的狀況下，不會以致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)變換的最大正向電壓上升率。一般為每微秒幾十伏。8、通態(tài)電流臨界上升率di/dt。在規(guī)定條件下，晶閘管能承受的最大通態(tài)電流上升率。若晶閘管導通時電流上升太快，則會在晶閘管剛開通時，有很大的電流集中在門極周邊的小地域內，從而造成局部過熱而損壞晶閘管。9、波形系數(shù)：有直流重量的電流波形，其有效值I與均勻值Id之比稱為該波形的波形系數(shù)，用Kf表示。KfI(7)Id額定狀態(tài)下，晶閘管的電流波形系數(shù)ITn1.57KfIT(AV)25）晶閘管的選型該電路為大電感負載，電流波形可看作連續(xù)且平直的。Ud

19、max=190V時，不計控制角余量按0o計算由Ud0.9U2得U2Ud=211V0.9考慮2倍裕量：直接U2取422V晶閘管的選擇原則：、所選晶閘管電流有效值ITn大于元件在電路中可能流過的最大電流有效值。、選擇時考慮（1.52）倍的安全余量。即ITn1.57IT(AV)(1.52)ITMIT(AV)(1.52)ITM1.57當d5A時，晶閘管額定電流IId5T(AV)3.2A1.571.57考慮2倍裕量：d(AV)取6.4A所以在本次設計中我采納4個KP10-3的晶閘管。4.4整流電路的參數(shù)計算在阻感負載下電流連續(xù)，整流輸出電壓的均勻值為Ud12U2sintd(t)22U2cos0.9U2c

20、os(2-1)由設計任務有電感L700mH，電阻R500，U2220V，則輸出電壓均勻值Ud的最大值可由下式可求得。Ud0.9U2cos00.92201198V(2-2)可見，當在0/2范圍內變化時，整流器可在0198V范圍內取值。整流輸出電壓有效值為U1(2U2sint)2d(t)U2220V(2-3)整流輸出電流均勻值為：UdIdUd198Ud0.3625A198(2-4)Rd362.5mA0.3625A362.5mAR(2fL)2223.14500.7)2500(23.14R50(20fL.7)500(2在一個周期內每組晶閘管各導通180，兩組輪流導通，整流變壓器二次電流是正、負對稱的方

21、波，電流的均勻值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為1。流過每個晶閘管的電流均勻值與有效值分別為：IdT2TId2Id1Id20.50.3625A0.18125A181.25mA(2-5)ITTIdId1Id10.3625A0.25636A256.36mA(2-6)22225、晶閘管在導通時管壓降uT=0,故其波形為與橫軸重合的直線段；VT1和VT2加正向電壓但觸發(fā)脈沖沒到時，VT3、VT4已導通，把整個電壓u2加到VT1或VT2上，則每個元件承受的最大可能的正向電壓等于2U2；VT1和VT2反向截止時漏電流為零，只要另一組晶閘管導通，也就把整個電壓u2加到VT1或VT2上，故兩個晶閘管承受的最大

22、反向電壓也為2U2。第五章系統(tǒng)MATLAB仿真5.1MATLAB軟件介紹本次系統(tǒng)仿真采納目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對控制系統(tǒng)進行計算機仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳達函數(shù)為基礎，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進行計算機仿真研究。其余一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結構圖，使用PowerSystem工具箱進行調速系統(tǒng)仿真的新方法。本次系統(tǒng)仿真采納后一種方法。MATLAB由一系列工具構成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，此中好多工具采納的是圖形用戶界面。包含MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編寫器和調試器、路徑找尋和用于用戶

23、閱讀幫助、工作空間、文件的閱讀器。跟著MATLAB的商業(yè)化以及軟件自己的不停升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加湊近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。并且新版本的MATLAB供應了完好的聯(lián)機盤問、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境供應了比較齊備的調試系統(tǒng)，程序不用經過編譯就可以直接運行，并且可以及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原由分析。MATLAB是一個包含大批計算算法的會集。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各樣計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成就，而前經過了各樣優(yōu)化和容錯辦理。在平時狀況下

24、，可以用它來取代基層編程語言，如C和C+。在計算要求相同的狀況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包含從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特色向量、迅速傅立葉變換的復雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大體包含矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀少矩陣運算、復數(shù)的各樣運算、三角函數(shù)和其余初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動向仿真等。MATLAB自產生之日起就擁有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行注明和打印。高層次的作圖包含二維和三維的可視化、圖象辦理、動畫和

25、表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形辦理功能作了很大的改進和完美，使它不但在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都擁有的功能（比方二維曲線和三維曲面的繪制和辦理等）方面更加完美，并且對于一些其余軟件所沒有的功能（比方圖形的光照辦理、色度辦理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB相同表現(xiàn)了優(yōu)異的辦理能力。同時對一些特別的可視化要求，比方圖形對話等，MATLAB也有相應的功能函數(shù)，保證了用戶不一樣層次的要求。其余新版本的MATLAB還側重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改進，對這方面有特別要求的用戶也可以獲取悉足。本設計利用電力半導體時期可以進行電能的交換，此中整流電路可以醬

26、交流電轉變?yōu)橹绷麟姽绷髫撦d，逆變電路又可將直流電變換成交流電供應給交流負載。主要由4個二極管構成全控橋臂并且這4個二極管帶自保護回路的電阻，使系統(tǒng)在0到2周期內連續(xù)運轉，經過變壓器整流后供應的電壓為220v使系統(tǒng)保持在0190V內輸出波形連續(xù)，而后給整個仿真電路供應兩個觸發(fā)脈沖，分別為0-和-2之間的兩個脈沖，從而保證系統(tǒng)循而來去的進行工作，更有利于對波形的觀察與分析。在變壓器二次側增添一個電流檢測波形，連到輸出側，從而觀察i2的輸出波形，同理在橋臂vt1以及總回路輸出側增添電流檢測波形，觀察id和ivt1的輸出波形，同時給總回路供應一個正弦波波形檢測器U2，以及輸出波形Ud，從而對整個系

27、統(tǒng)進行全面的觀察以及數(shù)據(jù)考據(jù)。5.2參數(shù)設置此中將周期（period）設置為0.01觸發(fā)脈沖寬度（pulsewidth）設置為5相位滯后（phasedelay）也就是觸發(fā)角可設為0.0017觸發(fā)角相位滯后換算公式00300.0017450.0025900.005相位滯后=(觸發(fā)角/180)0.011200.00671500.00831800.015.3單相橋式電阻性負載全控整流電路單相全控橋式整流電路模型主要由交流電源、同步觸發(fā)脈沖、晶閘管全控橋、電感負載、丈量等部分構成。采納MATLAB面向電氣原理結構圖方法構成的單相全控橋式整流電路仿真模型如圖42所示。圖5-3單相橋式電阻性負載全控整流電

28、路a）負載參數(shù)設置b）交流電源參數(shù)c）同步脈沖信號發(fā)生器參數(shù)仿真結果圖以下圖觸發(fā)角分別為30、60、90、150時的輸出曲線。特別湊近于理論值的波形。圖5-3-1R=20，a=30圖5-3-2R=20，a=60圖5-3-3R=20，a=90圖5-3-4R=20，a=1505.3.2仿真分析固然晶閘管VT1和VT4已經承受正向電壓，但是因為門幾沒有出發(fā)脈沖，所以晶閘管VT1和VT4依舊處于阻斷狀態(tài)，此時Ud=0，id=0.當wt=a時刻給VT1和VT4門極施加觸發(fā)脈沖，VT1和VT4導通，此時電流波形與電壓波形完好相同，到達wt=時，U2降為零，流過晶閘管的電流也降為零，晶閘管關斷。在U2負半周

29、，相同在VT2和VT3的觸發(fā)脈沖來臨以前，盡管VT2和VT3已經承受正向電壓但不會導通，當在wt=a+時刻給VT2和VT3門極施加觸發(fā)脈沖時，VT2和VT3導通，負載上電壓Ud=U2，至wt=2時，U2降為零，流過晶閘管的電流也降為零，晶閘管關斷。所以，當負載為純電阻性時，電壓波形Ud與id波形是完好一致的，這個可以從仿真結果圖可以看出，與理論值基實情差無幾。Ivt1只承受正向電流，反向電流為零，流過變壓器二次側繞組的電流i2因為在2周期內所有導通，所以，蘇表現(xiàn)的波形是正負交加且規(guī)律性的。5.4單相橋式阻感性負載全控整流電路圖5-4單相橋式組感性負載全控整流電路5.4.1仿真結果圖以下圖觸發(fā)角

30、分別為30、60、90時的輸出波形（電感L=0.01H）以及觸發(fā)角為90時，電感值分別為0.1H、1H、10H時的輸出波形，仿真結果圖分別以下：圖5-4-1電感L=0.01觸發(fā)角a=30圖5-4-2電感L=0.01觸發(fā)角a=60圖5-4-3電感L=0.01觸發(fā)角a=90圖5-4-4電感L=0.1觸發(fā)角a=90圖5-4-5電感L=1觸發(fā)角a=90圖5-4-6電感L=10觸發(fā)角a=905.4.2仿真分析阻感性負載的單相橋式可控整流電路，假設電感足夠大，如圖4-4-5和圖4-4-6，負載電流保持連續(xù)且基本持平，電路已處于穩(wěn)固。在U2正半周，如在WT=a時刻給VT1和VT4門極施加觸發(fā)脈沖Ug，VT1

31、4，VT4導通，假如忽視晶閘管的導通壓降，則Ud=U2，電流從電源a端經VT1,負載，VT4流回電源b端。至WT=3.14時，U2=0V。但流過晶閘管VT1,VT4的電流并無降為0，因為此前電感中的儲能并無開釋完，需要連續(xù)開釋，一部分向負載電阻供電，一部分經變壓器返回電網，電感要阻擋電流的變化，在電感的作用下電流會沿著本來的方向連續(xù)流動，此時盡管U2已經轉到負半周，但VT1和VT4任會連續(xù)導通，直到WT=3.14+a，給VT2和VT3施加觸發(fā)脈沖，因為此時VT2和VT3已承受正呀，VT2和VT3導通，U2經過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反向電壓使之關斷也是本來流過VT1和VT4的電流

32、虛實一道VT2和VT3上實現(xiàn)換流，挨次類推。阻感性負載的電阻不一樣而以致其波形也不相同，并且電阻的大小決定了晶閘管的電壓也有細微的波形變化，i2和id波形也將變化，這因為負載的變化所決定的；而當電感變化時，電流的續(xù)流能力也將變化，假如太小甚至出現(xiàn)斷流，這是由電感的特征所決定的如圖4-4-4；而觸發(fā)角不一樣，晶閘管的導通時間也將不一樣，從而使整流電壓獲取控制，如圖4-4-3、圖4-4-2、圖4-4-1，這也是可控整流電壓的最重要的一點，他是實現(xiàn)電壓可控的重要部分，可以從圖中看出他的均勻電壓Ud將不一樣，而這和理論基實情符合，各個波形也完全的改變。有的波形與理想波形有必定的差距，這是因為器件的參數(shù)

33、所造成的需要更正參數(shù)進行再次看波形，直到與理想波形一致。5.5單相橋式反電動勢負載全控整流電路圖5-5單相橋式反電動勢負載全控整流電路5.5.1仿真結果圖以下圖觸發(fā)角分別為30、60、90、120、150時的輸出波形（電感L=0.01H，電阻R=20），仿真結果圖分別以下：圖5-5-1電阻R=10電動勢E=50觸發(fā)角a=30圖5-5-2電阻R=10電動勢E=50觸發(fā)角a=60圖5-5-3電阻R=10電動勢E=50觸發(fā)角a=90圖5-5-4電阻R=10電動勢E=50觸發(fā)角a=120圖5-5-5電阻R=10電動勢E=50觸發(fā)角a=1505.5.2仿真分析當整流電壓的瞬時價ud小于反電勢E時，晶閘管

34、承受反壓而關斷，這使得晶閘管導通角減小。晶閘管導通時，ud=u2，晶閘管關斷時，ud=E。與電阻負載對比晶閘管提前了電角度停止導電，稱作停止導電角。若時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不行能導通。為了使晶閘管靠譜導通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖依舊存在。這樣，相當于觸發(fā)角被推延，即=。上圖是當純電阻時的輸出波形，當電路中當電樞電感不足夠大時，輸出電流波形斷續(xù)，使晶閘管-電動勢系統(tǒng)的機械性變軟，為此平時在負載回路串接平波電抗器以減小電流脈動，延長晶閘管導通時間，假如電感足夠大，電流就能連續(xù)。單相全控橋式整流電路主要適用于4KW左右的整流電路，與單相半波可

35、控整流電路對比，整流電壓脈動減小，每周期脈動倆次。變壓器二次側流過正反倆個方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。5.6單相橋式全控整流電路（阻感性負載加續(xù)流二極管）圖5-6單相橋式全控整流電路（組感性負載加續(xù)流二極管）5.6.1仿真結果圖在此電路中，輸入電壓的電壓設置為220V，頻率設置為50Hz，電阻阻值設置為1歐姆，電感設置為1H，脈沖輸入的電壓設置為3V，周期設置為0.02（與輸入電壓一致周期），占空比設置為10%，觸發(fā)角分別設置為30，50，90，120，150因為兩個晶閘管在對應時刻不停地周期性交替導通，關斷，所以脈沖出發(fā)周琴應相差180。圖5-6-1觸發(fā)角a=30圖5-6-2觸發(fā)角

36、a=60圖5-6-3觸發(fā)角a=90圖5-6-4觸發(fā)角a=120圖5-6-5觸發(fā)角a=1505.6.2仿真分析I2VT1VT3U2UdRVT2VT4圖5-6-2單相橋式全控整流電路(阻-感性負載加續(xù)流二極管)的電路原理圖1）在u2正半波的（0）區(qū)間：晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖，處于關斷狀態(tài)。假設電路已工作在穩(wěn)固狀態(tài)，則在0區(qū)間因為電感開釋能量，電流流經續(xù)流二極管續(xù)流。2）在u2正半波的t=時刻及此后：在t=處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組a流通，此時負載上有輸出電壓（ud=u2）和電流。電源電壓反向加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關斷狀態(tài)。同時二極管也受反向電壓而處于關斷狀態(tài)。3）在u2負半波的（+）區(qū)間：當t=時，電源電壓自然過零，電感開釋能量，電流流經續(xù)流二極管