晶闸管单相桥式整流电路设计与仿真(MATLAB).doc

晶闸管单相桥式整流电路设计与仿真(MATLAB).doc引言整流电路(Rectifier)尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要,也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。因此对单相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,不仅是电力电子电路理论学****的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。Matlab提供的可视化仿真工具Simtlink可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模,对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析,既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。容及设计内技术要求一设计内容及技术要求计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点,已经广泛应用于电力电子电路(系统)的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析,减轻劳动强度,提高分析能力和设计能力,避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差,还可以与实物试制和调试相互补充,最大限度的降低设计成本,缩短系统研制周期。可以说,电路的计算机仿真技术大大加速了电路的设计和实验过程。通过本次仿真,学生可以初步认识电力电子计算机仿真的优势,并掌握电力电子计算机仿真的而基本方法。1、晶闸管单相全控整流电路,参数要求:电网频率f=50HZ电网额定电压:U=380V电网电压波动:正负10%阻感负载电压:0--190V2、设计内容(1)制定设计方案;(2)主电路的设计及主电路元件的选择(3)驱动电路和保护电路设计及参数计算 (4)绘制电路原理图 (5)总体电路原理图及说明 3、设计的总体要求 (1)熟悉matlab/simulink/powersystem中的仿真模块用法和功能 (2)根据设计电路搭建仿真模型 (3)设置参数并进行仿真 (4)给出不同触发角时对应ud、id、i2和iVT1的波形。 4、设计的总体要求 (1)熟悉整流和触发电路的基本原理,能够运用所学的理论知识分析设计任务; (2)掌握基本电路的数据分析、处理,描绘波形并加以判断; (3)能正确设计电路,画出线路图,分析电路原理; (4)广泛收集相关技术资料; (5)按时完成课程设计任务,认真、正确的书写课程设计报告。二、设计总结报告要求 1、设计题目、目录、设计的基本原理、简要说明本设计内容、用途及特点、达到的性能指标; 2、写出个部分设计过程、工作原理、元器件选择; 3、给出仿真结果; 4、附录、设计参考文献、设计总结体会; 5、按要求完成仿真报告。第二章基本原理单相可控整流电路中应用最多的是单相桥式全控整流电路(SinglePhaseBridgeFull-ControlledRectifier),如图5所示。在单相桥式全控整流电路中,每一个导电回路中有2个晶闸管,即用2个晶闸管同时导通以控制导电的回路。图5单相桥式全控整流电路原理上文已经就单相桥式半控整流电路在纯电阻性负载时进行了较为详尽的分析,而且全控电路与半控电路在纯电阻性负载时的工作情况基本一致,同时晶闸管承受的最大正向电压和反向电压也同前述电路相同,分别为和。以下重点分析带电阻电感负载时的工作情况。 VT1和VT4组成一对桥臂,在u2正半周(即a点电位高于b点电位)承受电压u2,若在触发角α处给晶闸管VT1和VT4施加触发脉冲使其开通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端,ud=u2。在u2过零时关断。假设电路已工作于稳态,id的平均值不变。负载中有电感时电流不能突变,电感对负载电流起平波作用,假设负载电感很大,负载电流id连续且近似为一水平直线,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。 VT2和VT3组成另一对桥臂,在u2正半周承受电压-u2,至ωt=π+α时刻,给VT2和VT3施加触发脉冲,因为VT2和VT3本已经承受正向电压,故两管导通。在u2过零时关断。VT2和VT3导通后,分别给VT4和VT1施加反向电压使其关断。流过VT1和VD4的电流迅速转移到VT2和VT3上,此过程称为换相,亦称换流。在下一周期重复相同过程,如此循环。若4个晶闸管均不导通,则负载电流id为零,负载电压ud也为零。根据上述分析,可求出输出负载电压平均值为: (5) 晶闸管移相范围为90°。晶闸管承受的最大正反向电压均为。晶闸管导通角θ与α无关,均为180°。电流的平均值和有效值分别为: (6) (7) 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180°的矩形波,其相位由α决定,有效值i2=id。带电阻电感性负载单相桥式全控整流电路的仿真模型如图6所示。图6单相桥式半控整