單相半控橋式晶閘管整流電路的設(shè)計

單相半控橋式晶閘管整流

電路的設(shè)計Preparedon22November2020學(xué)號：課程設(shè)計口萬 單相半控橋式晶閘管整流電路的設(shè)計電 目 （帶續(xù)流二極管）（阻感負(fù)載）TOC\o"1-5"\h\z學(xué)院 自動化 .專業(yè) 自動化 一班級 100…班姓名指導(dǎo)教師 許湘蓮2012年12月―29日-課程設(shè)計的性質(zhì)和目的性質(zhì)：是電氣信息專業(yè)的必修實踐性環(huán)節(jié)。目的：1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力與實際動手能力；2、加深理解《電力電子技術(shù)》課程的基本理論；3、初步掌握電力電子電路的設(shè)計方法。二課程設(shè)計的內(nèi)容：單相半控橋式晶閘管整流電路的設(shè)計（帶續(xù)流二極管）（阻感負(fù)載）？設(shè)計條件：1、電源電壓:交流100V/50HZ2、輸出功率：500W3、移相范圍0o^l80o三課程設(shè)計基本要求1、兩人一個題目，按學(xué)號組合；2、根據(jù)課程設(shè)計題目，收集相關(guān)資料、設(shè)計主電路、控制電路；3、用NfATLAB/Simulink對設(shè)計的電路進(jìn)行仿真；4、撰寫課程設(shè)計報告——畫出主電路、控制電路原理圖，說明主電路的工作原理、選擇元器件參數(shù)，說明控制電路的工作原理、繪出主電路典型波形，繪出觸發(fā)信號（驅(qū)動信號）波形，說明仿真過程中遇到的問題和解決問題的方法，附參考資料；5、通過答辯。摘要電力電子技術(shù)課程設(shè)計是在教學(xué)及實驗基礎(chǔ)上，對課程所學(xué)理論知識的深化和提高。本次課程設(shè)計要完成單相橋式半控整流電路的設(shè)計，對電阻負(fù)載供電，并使輸出電壓在0到180伏之間連續(xù)可調(diào)，由于是半控電路，因此會用到晶閘管與電力二極管。此外，還要用MATLAB對設(shè)計的電路進(jìn)行建模并仿真，得到電壓與電流波形，對結(jié)果進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：半控整流晶閘管目錄1設(shè)計的基本要求設(shè)計的主要參數(shù)及要求：設(shè)計條件：1、電源電壓：交流100V/50HZ2、輸出功率：500W3、移相范圍0。~180。設(shè)計的主要功能單相橋式半控整流電路的工作特點是晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，而整流二極管在陽極電壓高于陰極電壓時自然導(dǎo)通。單相橋式整流電路在感性負(fù)載電流連續(xù)時，當(dāng)相控角水90。時，可實現(xiàn)將交流電功率變?yōu)橹绷麟姽β实南嗫卣?；在?gt;90。時，可實現(xiàn)將直流電返送至交流電網(wǎng)的有源逆變。在有源逆變狀態(tài)工作時，相控角不應(yīng)過大，以確保不發(fā)生換相（換流）失敗事故。不含續(xù)流二極管的電路具有自續(xù)流能力，但一旦出現(xiàn)異常，會導(dǎo)致：一只晶閘管與兩只二極管之間輪流導(dǎo)電，其輸出電壓失去控制，這種情況稱之為“失控，失控時的的輸出電壓相當(dāng)于單相半波不可控整流時的電壓波形。在失控情況下工作的晶閘管由于連續(xù)導(dǎo)通很容易因過載而損壞。因為半導(dǎo)體本身具有續(xù)流作用，半控電路只能將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，而直流電能不能返回到交流電能中去，即能量只能單方向傳遞。含續(xù)流二極管的電路具有電路簡單、調(diào)整方便、使用元件少等優(yōu)點，而且不會導(dǎo)致失控顯現(xiàn)，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，少了一個管壓降，有利于降低損耗。2總體系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)及其工作原理單相橋式半控整流電路雖然具有電路簡單、調(diào)整方便、使用元件少等優(yōu)點，但卻有整流電壓脈動大、輸出整流電流小的缺點。其使用的電路圖如下圖所示。圖主體電路結(jié)構(gòu)原理圖在交流輸入電壓u2的正半周（a端為正）時，Thl和D1承受正向電壓。這時如對晶閘管Thl引入觸發(fā)信號，則Thl和D1導(dǎo)通電流的通路為u21Thi-R-D1-U2-。這時Th2和D1都因承受反向電壓而截至。同樣，在電壓u2的負(fù)半周時，Th2和D2承受正向電壓。這時，如對晶閘管Th2引入觸發(fā)信號，則Th2和D2導(dǎo)通，電流的通路為：u2―>Th2-R-D2-u2+。這時Thl和D1處于截至狀態(tài)。顯然，與單相半波整流相比較，橋式整流電路的輸出電壓的平均值要大一倍。參數(shù)計算輸出電壓的平均值：r^TJ. ，/、2>j2U1+cosa\l2Usin這時Thl和D1處于截至狀態(tài)。顯然，與單相半波整流相比較，橋式整流電路的輸出電壓的平均值要大一倍。參數(shù)計算輸出電壓的平均值：r^TJ. ，/、2>j2U1+cosa\l2Usincotd(a)t)= (2-1)夕二0時，118??；”180°時，以二0?？梢?，。角的移相范圍為180°。向負(fù)載輸出的直流電流平均值為Ud2y/lU1+cosa U1+cosa—= -0.9 tiR2(2-2)輸出電壓平均值：l+cosa、二~2-(2-3)(2-4)流過晶閘管電流有效值：波形系數(shù)：IVT=1d/叵K.二Ivr/Id=V2/2(2-5)(2-6)輸出電流平均值：(2<)續(xù)流管電流有效值：IVD(2-8)1 】Im—(imsincotyaa)t=—=%J。 y/2(2-9)1(2<)續(xù)流管電流有效值：IVD(2-8)1 】Im—(imsincotyaa)t=—=%J。 y/2(2-9)1巴,i2T—Imsincotdcot=—Im4Jo 汽(2-10)“Im/V27tK= = 21m/7T2V2(2-11)1.57/7="(2-12)/.Ir= =2.5A1.57(2-13)交流側(cè)相電流的有效值:令6=0°時，Ul220V,P出二50Vxi0A=500W。Ud=(l+cos5)/2=198VIFP出/Uf,KkIvt/L=&/2;，晶閘管的額定電流為：IkK;1/二，取2倍電流安全儲備.并考慮晶閘管元件額定電流系列取5AO晶閘管元件額定電壓或U產(chǎn)四100二，取2~3倍電壓安全儲備.并考慮晶閘管額定電壓系列取300Vo令6=不時，3二//乃XL=時，此時流過續(xù)流二極管的電流最大為，取2倍電流安全儲備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取20Ao續(xù)流二極管兩端的最大電壓為Uf220V,取2~3倍電壓安全儲備，并考慮晶閘管額定電壓系列去220Vo所以選擇續(xù)流二極管額定電壓為220V,額定電流為20A的晶閘管和二極管，電感取無窮大，L=150H,R=20Q。3硬件電路系統(tǒng)總體原理框圖單相半控橋式整流電路的設(shè)計，我們首先對電路原理進(jìn)行分析，通過分析，結(jié)合具體的性能指標(biāo)求出相應(yīng)的參數(shù)，然后在Matlab仿真軟件中建立仿真模型，仿真模型采用交流輸入電源，使用晶閘管和二極管作為整流器件，通過不斷仿真、調(diào)試、不斷修改參數(shù)，知道符合正確的參數(shù)要求。其系統(tǒng)原理框圖如下圖圖系統(tǒng)原理框圖其對應(yīng)波形原理圖如圖所示圖波形原理圖驅(qū)動電路驅(qū)動電路方案方案一：采用專用集成芯片產(chǎn)生驅(qū)動信號。專用集成芯片對于整個系統(tǒng)來說非常好：集成度高，不易產(chǎn)生各種干擾；產(chǎn)生的驅(qū)動信號精確度高，更便于系統(tǒng)的精確度：簡單、省事，易于實現(xiàn)。但是，專用集成芯片的價格比較昂貴且不易購買；對于鍛煉個人能力用專用芯片業(yè)很難達(dá)到效果。方案二：采用LM339、ICL8O83等構(gòu)成的驅(qū)動電路雖然效果不是很好，但是它完全是硬件驅(qū)動，能更好的鍛煉人的知識運用和能力的開發(fā)。兩個方案相比較而言我選擇方案二。驅(qū)動電路的設(shè)計晶閘管門極觸發(fā)信號由觸發(fā)電路提供，由于晶閘管電路種類很多，如整流、逆變、交流調(diào)壓、變頻等；所帶負(fù)載的性質(zhì)也不相同，如電阻性負(fù)載、電阻一電感性負(fù)載、反電勢負(fù)載等。盡管不同情況對觸發(fā)電路的要求也不同，但是其基本的要求卻是相同的，具體如下(a)觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率這些指標(biāo)在產(chǎn)品樣本中均已標(biāo)明，由于晶閘管元件門極參數(shù)分散性大，且觸發(fā)電壓、電流手溫度影響會發(fā)生變化。例如元件溫度為1000C時觸發(fā)電流、電壓值比在室溫時低2—3倍；元件溫度為-400C時觸發(fā)電流、電壓值比在室溫時高2—3倍；為了使元件在各種工作條件下都能可靠的觸發(fā)，可參考元件出廠的實驗數(shù)據(jù)或產(chǎn)品目錄，設(shè)計觸發(fā)電路的輸出電壓、電流值，并留有一定的裕量。一般可取兩倍左右的觸發(fā)電流裕量，而觸發(fā)電壓按觸發(fā)電流的大小來決定，但是應(yīng)注意不要超過晶閘管門極允許的峰值功率和平均功率極限值。(b)觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的寬度普通晶閘管的導(dǎo)通時間一般為6us,故觸發(fā)脈沖的寬度至少應(yīng)有6us以上，對于電感性負(fù)載，由于電感會抑制電流的上升，觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)該更大些，通常為一1ms,否則在脈沖終止時主電路電流還未上升到晶閘管的擎住電流時，此時將使晶閘管無法導(dǎo)通而重新恢復(fù)關(guān)斷狀態(tài)。單結(jié)晶體管原理單結(jié)晶體管(簡稱UJT)又稱基極二極管，它是一種只有PN結(jié)和兩個電阻接觸電極的半導(dǎo)體器件，它的基片為條狀的高阻N型硅片，兩端分別用歐姆接觸引出兩個基極'和b?。在硅片中間略偏b2一側(cè)用合金法制作一個P區(qū)作為發(fā)射極加其符號和等效電如下圖所示。圖單結(jié)晶體管的符號和等效電路圖結(jié)晶體管的特性從圖(a)可以看出，兩基極b和b2之間的電阻稱為基極電阻。Rbb=rbi+rb2式中：Rb—第一基極與發(fā)射結(jié)之間的電阻，其數(shù)值隨發(fā)射極電流ic而變化，也2為第二基極與發(fā)射結(jié)之間的電阻，其數(shù)值與ie無關(guān)；發(fā)射結(jié)是PN結(jié)，與二極管等效。若在兩面三刀基極b2,bl間加上正電壓Vbb,則A點電壓為：VA=[rbi/(rbi+rb?)]vbb=(rbi/rbb)vbb=1]Vbb式中：n——稱為分壓比，其值一般在一之間，如果發(fā)射極電壓Ve由零逐漸增加，就可測得單結(jié)晶體管的伏安特性，見圖圖單結(jié)晶體管的伏安特性(1)當(dāng)VeSVbb時，發(fā)射結(jié)處于反向偏置，管子截止，發(fā)射極只有很小的漏電流Ice。。(2)當(dāng)VeNnVbb+VDVD為二極管正向壓降(約為)，PN結(jié)正向?qū)?，L顯著增加，血阻值迅速減小，乂相應(yīng)下降，這種電壓隨電流增加反而下降的特性，稱為負(fù)阻特性。管子由截止區(qū)進(jìn)入負(fù)阻區(qū)的臨界P稱為峰點，與其對應(yīng)的發(fā)射極電壓和電流，分別稱為峰點電壓％和峰點電流卜Ip是正向漏電流，它是使單結(jié)晶體管導(dǎo)通所需的最小電流，顯然vp=nvbbo(3)隨著發(fā)射極電流L的不斷上升，Ve不斷下降，降到V點后，Ve不再下降了，這點V稱為谷點，與其對應(yīng)的發(fā)射極電壓和電流，稱為谷點電壓Vv和谷點電流Iv。(4)過了V后，發(fā)射極與第一基極間半導(dǎo)體內(nèi)的載流子達(dá)到了飽和狀態(tài)，所以Uc繼續(xù)增加時，ie便緩慢的上升，顯然Vv是維持單結(jié)晶體管導(dǎo)通的最小發(fā)射極電壓，如果Ve<Vv,管子重新截止。單結(jié)晶體管的主要參數(shù)(1)基極間電阻Rbb發(fā)射極開路時，基極b,b2之間的電阻，一般為2-10千歐，其數(shù)值隨溫度的上升而增大。(2)分壓比n由管子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的參數(shù)，一般為。(3)ebi間反向電壓Vcbibz開路，在額定反向電壓Vcb2下，基極bl與發(fā)射極e之間的反向耐壓。(4)反向電流以bi開路，在額定反向電壓Vcb?下，eb2間的反向電流。(5)發(fā)射極飽和壓降Ve。在最大發(fā)射極額定電流時，ebi間的壓降。(6)峰點電流Ip單結(jié)晶體管剛開始導(dǎo)通時，發(fā)射極電壓為峰點電壓時的發(fā)射極電流。單結(jié)晶體管電路如下圖所示，波形圖如圖所示圖單結(jié)晶體管觸發(fā)電路圖圖觸發(fā)信號波形保護(hù)電路變壓器二次側(cè)熔斷器采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣泛的一種過電流保護(hù)措施。在選擇快速熔斷時應(yīng)考慮：(1)電壓等級應(yīng)根據(jù)熔斷后快速熔斷實際承受的電壓來確定。(2)電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)接形式確定?？焖偃蹟嘁话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串聯(lián)于閥側(cè)交流母線或直流母線中。(3)快速熔斷「,值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許「/值。(4)為保護(hù)熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時間電流特性。因為晶閘管的額定電流為10A,快速熔斷器電流大于倍的晶閘管額定電流，所以快速熔斷器的熔斷電流為15A。晶閘管保護(hù)電流過流保護(hù)：當(dāng)電力電子變流裝置內(nèi)部某些器件被擊穿或短路；驅(qū)動、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障；外部出現(xiàn)負(fù)載過載；直流側(cè)短路；可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)產(chǎn)生逆變失敗；以及交流電源電壓過高或高低；均能引起裝置或其它元件的電流超過正常的工作電流，即出現(xiàn)過電流。因此，必須對電力電子裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。其保護(hù)原理圖如下圖所示。過壓保護(hù)：設(shè)備在運行過程中，會受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。同時，設(shè)備自身運行過程中以及非正常運行中也有過電壓出現(xiàn)。因此，必須對電力電子裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^壓保護(hù)。其保護(hù)原理圖如下圖所示。圖過流保護(hù)原理圖圖過壓保護(hù)原理圖觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。觸發(fā)電路對其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖有如下要求。第一，觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。第二，觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。由晶閘管的門極伏安特性曲線可知，同一型號的晶閘管的門極伏安特性的分散性很大，所以規(guī)定晶閘管元件的門極阻值在某高阻和低阻之間，才可能算是合格的產(chǎn)品。晶閘管器件出廠時，所標(biāo)注的門極觸發(fā)電流二、門極觸發(fā)電壓U是指該型號的所有合格器件都能被觸發(fā)導(dǎo)通的最小門極電流、電壓值，所以在接近坐標(biāo)原點處以觸發(fā)脈沖應(yīng)以一定的寬度且脈沖前沿應(yīng)盡可能陡。由于晶閘管的觸發(fā)是有一個過程的，也就是晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時間。只有當(dāng)晶閘管的陽極電流即主回路電流上升到晶閘管的掣住電流以上時，晶閘管才能導(dǎo)通，所以觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的寬度才能保證被觸發(fā)的晶閘管可靠的導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。第三，觸發(fā)脈沖的寬度要能維持到晶閘管徹底導(dǎo)通后才能撤掉，晶閘管對觸發(fā)脈沖的幅值要求是：在門極上施加的觸發(fā)電壓或觸發(fā)電流應(yīng)大于產(chǎn)品提出的數(shù)據(jù)，但也不能太大，以防止損壞其控制極，在有晶閘管串并聯(lián)的場合，觸發(fā)脈沖的前沿越陡越有利于晶閘管的同時觸發(fā)導(dǎo)通。第四，觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。第五，觸發(fā)脈沖與主電路電源必須同步。為了使晶閘管在每一個周期都以相同的控制角。被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖必須與電源同步，兩者的頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，以使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)。4元器件的選擇晶閘管晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又稱作可控畦整流（SCR）,開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時代。自20世紀(jì)80年代以來，晶閘管開始被性能更好的全控型器件取代。晶閘管能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，以被廣泛應(yīng)用于相控整流、逆變、交流調(diào)壓、直流變換等領(lǐng)域，成為功率低頻（200Hz以下）裝置中的主要器件。晶閘管往往專指晶閘管的一種基本類型一普通晶閘管.廣義上講，晶閘管還包括其許多類型的派生器件。晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理1）晶閘管的外形與結(jié)構(gòu)圖4-2所示為晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)、電器圖形符號和模塊外形。從外形上來看，晶閘管也主要有螺栓型和平板型兩種封裝結(jié)構(gòu)，均引出陽極A、陰極K和門極G三個連接，山晶閘管內(nèi)部是P\P\四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，分別命名為R、N1、已、N2四個區(qū)。R區(qū)引出陽極A,工區(qū)引出陰極K,B區(qū)引出門極G。四個區(qū)形成工、工、工三個PN結(jié)。如果正向電壓加到器件上，則工處于反向偏置狀態(tài)，器件A、K兩端之間處于阻斷狀態(tài)，只能流過很小的漏電流；如果反向電壓加到器件上，則工和工反偏，該器件也處于阻斷狀態(tài)，僅有極小的反向漏電流通過。2）晶閘管的工作原理晶閘管導(dǎo)通的工作原理可以用雙晶體管模型來解釋，如圖4-3所示。如在器件上取一傾斜的截面，則晶閘管可以看作由和NF斑構(gòu)成的兩個晶體管%、匕組合而成。如果外電路向門極注入電流l也就是注入驅(qū)動電流，則Ig流入晶體管％的基極。即產(chǎn)生集電極電流它構(gòu)成晶體管區(qū)的基極電流，放大成集電極電流又進(jìn)一步增大L的基極電流，如此形成強(qiáng)烈的正反饋，最后V：和L進(jìn)入完全飽和狀態(tài)，即晶閘管導(dǎo)通。此時如果撤掉外電路注入門極的電流1%晶閘管由于內(nèi)部已形成了強(qiáng)烈的正反饋會仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。而若要使晶閘管關(guān)斷，必須去掉陽極所加的正向電壓，或者給陽極施加反壓，或者設(shè)法使流過晶閘管的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下，晶閘管才能關(guān)斷。所以，對晶閘管的驅(qū)動過程更多的是成為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流Ig的電路稱為門極觸發(fā)電路。也正是由于通過其門極只能控制其開通，不能控制其關(guān)斷，晶閘管才被稱為半控型器件。晶閘管在以下幾種情況下也可能被觸發(fā)導(dǎo)通：陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)；陽極電壓上升率4/&過高；結(jié)溫較高；光直接照射硅片，即光觸發(fā)。這些情況除了由于光觸發(fā)可以保證電路與主電路之間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備之外，其他都因不易控制而難以應(yīng)用于實踐。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。圖晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)、電氣圖形符號和模塊外形a)晶閘管外形b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號d)模塊外形圖晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理晶閘管的選擇由于設(shè)計要求單相橋式半控整流電路輸出電壓范圍為0~180伏連續(xù)可調(diào).即TOC\o"1-5"\h\z0<Ud=0.9U (4-1)化簡得 一(4-2)取U=200V,則-l<cosa<l,正好滿足cosa的范圍。即輸出電壓的0~180伏對應(yīng)著a角的180。輸出平均電流的最大值為="=瞿=18^ (4-3)K10晶閘管承受的最大反向電壓為>/2U=200V2V=282.8V (4-4)流過每個晶閘管的最大電流的有效值為Lx=第=12.7A (4-5)V2故晶閘管的額定電壓為 UN=(2-3)x282.8=565.6~848.4V (4-6)晶閘管的額定電流為 &=(1-5?2)x12.7/1.57=12.1?16.1A (4-7)電力二極管電力二極管（PowerDiode）自20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用，雖然是不可控器件，但其原理和結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，所以直到現(xiàn)在電力二極管仍然大量應(yīng)用于許多電氣設(shè)備當(dāng)中。電力二極管實際上是由一個面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓（正向偏置），即外加電壓的正端接P區(qū)、負(fù)端接N區(qū)時，外加電場與PN結(jié)自建電場方向相反，使得多子的擴(kuò)散運動大于少子的漂移運動，形成擴(kuò)散電流，在內(nèi)部造成空間電荷區(qū)變窄，而在外電路上則形成自P區(qū)流入而從N區(qū)流出的電流，稱為正向電流1%當(dāng)外加電壓升高時，自建電場將進(jìn)一步被削弱，擴(kuò)散電流進(jìn)一步增加。這就是PN結(jié)的正向?qū)顟B(tài)。當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時（反向偏置），外加電場與PN結(jié)自建電場方向相同，使得少子的漂移運動大于多子的擴(kuò)散運動，形成漂移電流，在內(nèi)部造成空間電荷區(qū)變窄，而在外電路上則形成自N區(qū)流入而從P區(qū)流出的電流，稱為反向電流Ir0但是少子的濃度很小，在溫度一定時漂移電流的數(shù)值趨于恒定，被稱為反向飽和電流k一般僅為微安數(shù)量級，因此反向偏置的PN結(jié)表現(xiàn)為高阻態(tài)，幾乎沒有電流流過，被稱為反向截止?fàn)顟B(tài)。這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，二極管的基本原理就在于PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@個主要特征。由于在單相橋式半控整流電路中，電力二極管所承受的電壓和流經(jīng)的電流與晶閘管相同，因此電力二極管參數(shù)的選定與晶閘管相同。5MATLAB建模與仿真啟動MATLAB,打開Simulink,新建文件，根據(jù)單相橋式半控整流電路所需的元器件添加相應(yīng)的控件并連線，完成仿真圖的繪制。繪制完成后的仿真圖如圖5-1所示。圖5-1單相橋式半控整流電路的MATLAB仿真圖由前面的計算我們已經(jīng)知道，當(dāng)控制角。從0連續(xù)變化到180。時，對應(yīng)的直流輸出電壓從180V連續(xù)變化到0。圖5-2、5-3.5-4.5-5分別給出了控制角夕為0、45°、90。、180°時的仿真波形圖。從上到下的分別是電源電壓U、晶閘管VT1的觸發(fā)脈沖P1、晶閘管VT3的觸發(fā)脈沖P2、流經(jīng)晶閘管VT1的電流■、流經(jīng)晶閘管VT3的電流%、輸出電壓U的波形。

圖5-2控制角。二0時的仿真波形圖5-3控制角a=45°時的仿真波形圖5-4控制角。二90°時的仿真波形5000500(210(210(500?50(500-50(5000500(? i? ??二 二1 ? ? ? i 、 1 I i 1 i 1：1 1 1 1 1 1) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.03 0.11iiii*1...?.■.■.■.■.■.■...1.......■..i i i i i I-：■,. ■ . 1 . .. 1 i i I1 J 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1?? --- ---...-1? ! iI i ! i i??1,???????????..???■?】?,,?.......e??????tJ! i I ( i i i) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1I11 I 11 Illi??I 1 i 1i 1 i?； i i ?1 iJ 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.03 0.1! ? ! I1 1 1 1 1 1???? 1 1i 1 i! i i i i1 1J 0.01 0.02 0.03 0.