整流電路MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)

整流電路仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：單相橋式全控整流電路的MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握單相橋式全控整流電路的工作原理；熟悉仿真電路的接線、器件及其參數(shù)設(shè)置；明確對觸發(fā)脈沖的要求；觀察在電阻負(fù)載、阻感負(fù)載和反電動(dòng)勢阻感負(fù)載情況下，控制角a取不同值時(shí)電路的輸出電壓和電流的波形。實(shí)驗(yàn)原理電阻性負(fù)載工作原理在單相橋式全控整流電路中，閘管VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成另一對橋臂。在u2正半周（即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位），若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通，id=0，ud=0，VT1、VT4串聯(lián)承受電壓u2。在觸發(fā)角a處給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，VT1和VT4即導(dǎo)通，電流從電源a端經(jīng)VT1、R、VT4流回電源b端。當(dāng)u2過零時(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關(guān)斷。在u2負(fù)半周，仍在觸發(fā)角a處觸發(fā)VT2和VT3導(dǎo)通，電流從電源b端流出，經(jīng)VT3、R、VT2流回電源a端。到u2過零時(shí)，電流又降為零，VT2和VT3關(guān)斷。整流電路圖如圖1-1所示。圖1-1單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的電路阻感性負(fù)載工作原理電路如圖1-2所示，在u2正半周期觸發(fā)角a處給晶閘管VT1和VT4加觸發(fā)脈沖使其開通，ud=u2。負(fù)載電感很大，id不能突變且波形近似為一條水平線。u2過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id，并不關(guān)斷。wt=p+a時(shí)刻，觸發(fā)VT2和VT3導(dǎo)通，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱為換相，亦稱換流。圖1-2單相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的電路反電動(dòng)勢阻感負(fù)載工作原理當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的電樞等時(shí)，負(fù)載可看成一個(gè)直流電壓源，對于整流電路，它們就是反電動(dòng)勢負(fù)載。|u2|>E時(shí)，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。晶閘管導(dǎo)通之后，ud=u2，id=(ud-E)/R，直至|u2|=E，id即降至0使得晶閘管關(guān)斷，此后ud=E。與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度d停止導(dǎo)電，d稱為停止導(dǎo)電角。當(dāng)a<d時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。整流電路圖如圖1-3所示。參數(shù)設(shè)置交流電源U2：峰值（peakamplitude,V）=100V頻率（Frequency,Hz）＝50脈沖發(fā)生器1(ug1)：振幅（Amplitude）=1.1周期（period,s）＝0.02

脈沖寬度（pulsewidth,%ofperiod）＝0.001

滯后相位（phasedelay,s）=0.003333滯后相位=α/360×0.02（α為觸發(fā)角，單位為角度）脈沖發(fā)生器2(ug2)：振幅（Amplitude）=1.1周期（period,s）＝0.02

脈沖寬度（pulsewidth,%ofperiod）＝0.001

滯后相位（phasedelay,s）=0.013333(α=60?)滯后相位=0.01+α/360×0.02（α為觸發(fā)角，單位為角度）晶閘管VT1、VT2、VT3和VT4：內(nèi)部電阻（ResistanceRon，Ohms）=0.001電感經(jīng)度（InductanceLon，H）=0正向電壓（ForwardvoltageVf，V）=0.8阻尼器電阻（SnubberresistanceRs，Ohms）=100吸收電容（SnubbercapacitanceCs，F(xiàn)）=4.7e-6負(fù)載中的RLC串連之路R：電阻值（resistance,ohms）=2L：電感量（inductance,H）=10e-3C：電容量（capacitance,F）=inf負(fù)載中的反電勢E：幅值（amplitude,V）=50波形調(diào)試在α=0?、30?、60?、90?、120?時(shí)記錄示波器給出的波形，將不同控制角時(shí)得到的Ud、Id、UVT1、IVT1、UVT3、IVT3與理論波形相比較，進(jìn)行分析。仿真結(jié)果電阻性負(fù)載電路仿真結(jié)果α=30°時(shí)仿真波形圖1-7單相橋式全控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=30°的波形α=60°時(shí)仿真波形圖1-8單相橋式全控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=60°的波形α=90°時(shí)仿真波形圖1-9單相橋式全控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=90°的波形α=120°時(shí)仿真波形圖1-10單相橋式全控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=120°的波形阻感性負(fù)載電路仿真結(jié)果α=30°時(shí)仿真波形圖1-11單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載時(shí)α=30°的波形α=60°時(shí)仿真波形圖1-12單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載時(shí)α=60°的波形α=90°時(shí)仿真波形圖1-13單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載時(shí)α=90°的波形反電動(dòng)勢阻感負(fù)載電路仿真結(jié)果α=0°時(shí)仿真波形圖1-14單相橋式全控整流電路反電動(dòng)勢阻感負(fù)載時(shí)α=0°的波形α=60°時(shí)仿真波形圖1-15單相橋式全控整流電路反電動(dòng)勢阻感負(fù)載時(shí)α=60°的波形α=90°時(shí)仿真波形圖1-16單相橋式全控整流電路反電動(dòng)勢阻感負(fù)載時(shí)α=90°的波形α=120°時(shí)仿真波形圖1-17單相橋式全控整流電路反電動(dòng)勢阻感負(fù)載時(shí)α=120°的波形實(shí)驗(yàn)二：三相半波可控整流電路的MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握三相半波可控整流電路的工作原理；熟悉仿真電路的接線、器件及其參數(shù)設(shè)置；明確對觸發(fā)脈沖的要求；觀察在電阻負(fù)載和阻感負(fù)載情況下，控制角a取不同值時(shí)電路的輸出電壓、電流以及晶閘管的電流電壓波形。實(shí)驗(yàn)原理電阻性負(fù)載工作原理三相半波可控整流電路如圖2-1所示。為得到零線，變壓器二次側(cè)必須接成星形，而一次側(cè)接成三角形，避免3次諧波流入電網(wǎng)。三個(gè)晶閘管按共陰極接法連接,這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線方便。圖2-1三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)的電路假設(shè)將晶閘管換作二極管，三個(gè)二極管對應(yīng)的相電壓中哪一個(gè)的值最大，則該相所對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓。在一個(gè)周期中，器件工作情況如下：在wt1~wt2期間，a相電壓最高，VD1導(dǎo)通，ud=ua；在wt2~wt3期間，b相電壓最高，VD2導(dǎo)通，ud=ub；在wt3~wt4期間，c相電壓最高，VD3導(dǎo)通，ud=uc。此后，在下一周期相當(dāng)于wt1的位置即wt4時(shí)刻，VD1又導(dǎo)通，重復(fù)前一周期的工作情況。一周期中VD1、VD2、VD3輪流導(dǎo)通，每管各導(dǎo)通120°，ud波形為三個(gè)相電壓在正半周期的包絡(luò)線。阻感性負(fù)載工作原理若負(fù)載為阻感負(fù)載，且L值很大，電路如圖2-2所示。整流電流id的波形基本是平直的，流過晶閘管的電流接近矩形波。a≤30°時(shí)，整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同，因?yàn)閮煞N負(fù)載情況下，負(fù)載電流均連續(xù)。a>30°時(shí)，當(dāng)u2過零時(shí)，由于電感的存在，阻止電流下降，因而VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶閘管VT2的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)斷。若a增大,ud波形中負(fù)的部分將增多,至a=90°時(shí),ud波形中正負(fù)面積相等,ud的平均值為零。圖2-2三相半波可控整流電路阻感負(fù)載時(shí)的電路實(shí)驗(yàn)步驟搭建實(shí)驗(yàn)電路圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，在MATLAB/SIMULINK軟件中，電力電子模塊庫建立相應(yīng)的仿真模型如圖2-3、圖2-4所示。電阻性負(fù)載電路圖圖2-3三相半波可控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的仿真模型阻感性負(fù)載電路圖圖2-4三相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的仿真模型參數(shù)設(shè)置交流電源U2：峰值（peakamplitude,V）=100頻率（Frequency,Hz）＝50A（Phase,deg）=0B（Phase,deg）=-120C（Phase,deg）=120脈沖發(fā)生器：振幅（Amplitude）=1.1周期（period,s）＝0.02

脈沖寬度（pulsewidth,%ofperiod）＝51(ug1)：滯后相位（phasedelay,s）=（α+30）/360×0.022(ug2)：滯后相位（phasedelay,s）=（α+150）/360×0.023(ug3)：滯后相位（phasedelay,s）=（α+270）/360×0.02晶閘管VT1、VT2、VT3：內(nèi)部電阻（ResistanceRon，Ohms）=0.001電感經(jīng)度（InductanceLon，H）=0正向電壓（ForwardvoltageVf，V）=0.8阻尼器電阻（SnubberresistanceRs，Ohms）=500吸收電容（SnubbercapacitanceCs，F(xiàn)）=250e-9負(fù)載中的RLC串連之路R：電阻值（resistance,ohms）=10L：電感量（inductance,H）=10e-3波形調(diào)試在α=0?、30?、60?、90?時(shí)記錄示波器給出的波形，將不同控制角時(shí)得到的U2、Ud、Id、UVT1、IVT1與理論波形相比較，進(jìn)行分析。仿真結(jié)果電阻性負(fù)載α=0°時(shí)仿真波形圖2-5三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=0°的波形α=60°時(shí)仿真波形圖2-6三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=60°的波形α=90°時(shí)仿真波形圖2-7三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)α=90°的波形當(dāng)控制角α為零時(shí)輸出電壓最大，隨著控制角增大，整流輸出電壓減小，到α=150°時(shí)，輸