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          單相橋式整流電路在MATLAB中的建模與仿真

          作者: 時(shí)間:2016-10-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:闡述了單相橋式全控整流電路的工作原理,并且詳細(xì)研究了在MATLAB/Simulink中的單相橋式全控整流電路的方法;最后給出了詳細(xì)的結(jié)果,結(jié)果和理論分析一致,為單相橋式全控整流電路的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201610/308171.htm

          0 引言

          整流電路是將交流電能轉(zhuǎn)變成直流電能的一種電路,它通常由變壓器、整流主電路、濾波器等組成,廣泛用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速、發(fā)動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電鍍、電解等領(lǐng)域,而單相橋式全控整流電路就是單相整流電路中應(yīng)用較多的一種電路。本文所介紹的就是單相橋式全控整流電路的工作原理和它在MATLAB/Simulink環(huán)境下的。

          1 單相橋式全控整流電路的工作原理

          單相橋式全控整流電路圖(帶電阻性負(fù)載)如圖1所示,電路由交流電源u1、整流變壓器T、晶閘管VT1~4、負(fù)載R以及觸發(fā)電路組成。其中晶閘管VT1和VT4、晶閘管VT2和VT3各組成一對(duì)橋臂,又由于晶閘管具有單向可控導(dǎo)電性能,所以在變壓器的二次電壓u2的正半周,晶閘管VT1和VT3被觸發(fā),負(fù)半周時(shí)晶閘管VT2和VT3被觸發(fā)。在u2的正半周時(shí)(a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位),如果4個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通,負(fù)載電流id為0,負(fù)載電壓也為0,VT1、VT4串聯(lián)承受電壓u2,設(shè)VT1和VT4的漏電阻相等,則各承受u2的一半。若在觸發(fā)角α處給VT1和VT4。加觸發(fā)脈沖,VT1和VT4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0的時(shí)候,流過晶閘管的電流也降到0,VT1和VT4關(guān)斷。

          單相橋式整流電路在MATLAB中的建模與仿真

          在u2的正半周時(shí),仍在觸發(fā)延遲角的α處觸發(fā)延遲VT2和VT3(VT2和VT3的α=0處為wt=π),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0時(shí),電流又降為0,VT2和VT3關(guān)斷。此后又是VT1和VT4導(dǎo)通,如此循環(huán)工作下去。

          2 單相橋式全控整流電路在MATLAB/Simulink的與仿真

          2.1 單相橋式電路的仿真模型

          單相橋式全控整流電路主要由交流電源、晶閘管、RLC負(fù)載等構(gòu)成,其在MATLAB/Simulink仿真模型如圖2所示。由于在SIMULINK庫中沒有專用的的觸發(fā)模塊,這里用三相橋的觸發(fā)器(Synchronized 6-pulse Generator)來產(chǎn)生晶閘管VT1、VT4和VT2、VT3的觸發(fā)脈沖,如圖4所示,用電壓測(cè)量取得變壓器二次電壓信號(hào)作為觸發(fā)器的同步信號(hào),信號(hào)從觸發(fā)器AB端輸入,觸發(fā)器的BC、CA端和Block端用常數(shù)模塊置“0”,Synchronized 6-pulse Generator產(chǎn)生6路觸發(fā)信號(hào),通過Demux分解并與變壓器的二次電壓的相位比較,圖4上為變壓

          器二次電壓波形,中間為第6路觸發(fā)脈沖,下為第4路觸發(fā)脈沖,此脈沖信號(hào)與正弦信號(hào)比較的時(shí)候,這二路信號(hào)可以滿足單相橋的觸發(fā)和移相控制要求,因此將第6路觸發(fā)脈沖連接VT1和VT4控制板,第4路觸發(fā)脈沖連接VT2和VT3控制板。

          單相橋式整流電路在MATLAB中的建模與仿真

          2.2 仿真參數(shù)設(shè)置

          (1)電壓源參數(shù)。電壓源為AC,電壓為220V,頻率50Hz,輸入電壓峰值為220*sqrt(2)。

          (2)變壓器參數(shù)。電壓為220V(有效值),二次電壓為100V(有效值)。

          (3)晶閘管使用默認(rèn)參數(shù)。

          (4)負(fù)載RLC的參數(shù)。根據(jù)具體情況設(shè)置

          (5)脈沖發(fā)生器Synchronized 6-pulse Generator的參數(shù):同步頻率為50Hz,脈沖寬度取10°。

          (6)電阻負(fù)載角度α參數(shù):α=0°、30°、60°、120°。

          (7)系統(tǒng)仿真參數(shù):開始時(shí)間選0,可變步長(zhǎng),仿真數(shù)值選ode23,誤差選擇0.001。

          2.3 仿真結(jié)果及其分析

          圖3~5為電阻性負(fù)載時(shí)的電壓和電流輸出波形,圖6~8為阻感負(fù)載時(shí)的電壓和電流的輸出波形。圖3和圖4波形表明電壓和電流都是脈動(dòng)的,電源的交流電經(jīng)過整流器后成為了直流電,實(shí)現(xiàn)了整流的功能,波形呈現(xiàn)周期性正弦半波,整流后的電壓和電流形狀相似。圖3、圖4和圖5的電壓電流波形已隨控制角變化,隨著控制角的增加,輸出電壓的平均值減小,輸出電流也隨之下降。圖6~圖相比較圖3~5,整流輸出電流脈動(dòng)明顯小,說明輸出電感具有濾波的作用。

          單相橋式整流電路在MATLAB中的建模與仿真
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          3 結(jié)束語

          本文在MATLAB軟件中對(duì)單相橋式全控整流電路進(jìn)行了建模與仿真,分別在負(fù)載為0°、30°和60°時(shí)對(duì)電路進(jìn)行了仿真,得出的結(jié)果與理論相一致,為技術(shù)人員學(xué)習(xí)和生活中的各種應(yīng)用提供了很好的思路。



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