单相半波可控整流电路建模仿真实训

项目一 单相半波可控整流电路建模仿真实训

一、 单相半波可控整流电路（电阻性负载）

（1）原理图

单相半波可控整流电流（电阻性负载）原理图，晶闸管作为开关元件，变压器t器变换电压和隔离的作用，用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值，二次电压u2为50hz正弦波波形如图所示，其有效值为u2，如图1-1。

uTTridVTu2u1ud

图1-1

（2）建立仿真模型

根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。

图1-3

脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4

图1-4

电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5

图1-5

晶闸管参数，如图1-6

图1-6

（3）仿真参数设置

设置触发脉冲α分别为0°、30°、90°、120°、150°。与其产生的相应波形分别如图1-7、图1-8、图1-9、图1-10、图1-11。在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为流过负载电压波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载电流波形，第五列波为电源波形。

图1-7

图1-8

图1-9

图1-10

图1-11

（4）小结

在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流Id，负载上有输出电压和电流。

在ωt=π时刻，U2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为0。

在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为0。

直到电压电源U2的下个周期的正半波，脉冲在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流有加在负载上，如此不断反复。

二、单相半波可控整流电路（阻-感性负载） （1）原理图如图

单相半波阻-感性负载整流电路图如2-1所示，当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载，属于阻-感性负载的有机的励磁线圈和负载串联电抗器等。阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。

uTidVTTrULu1u2URud

图2-1

（2）建立仿真模型如图

根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，整体模型如图2-2。

图2-2

电感参数设置如2-3。

图2-3

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。

脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4

电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5

晶闸管参数，如图1-6

（3）设置模型参数

设置触发脉冲α分别为0°、30°60°、90°、120°。与其产生的相应波形分别如图2-4、图2-5、图2-6、图2-7、图2-8。在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为负载电流波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载压波形，第五列波为电源电压波形。

图2-4

图2-5

图2-6

图2-7

图2-8

（4）小结

在ωt=0~α期间：晶闸管阳-阴极间的电压uAK大于零，此时没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。

在ωt=α时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电源电压u2加到负载上，输出电压ud= u2 。由于电感的存在，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。

在ωt=ωt1~ ωt2期间：输出电流id 从零增至最大值。在id的增长过程中，电感产生的感应电势力图限制电流增大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分为电感的储能。

在ωt=ωt2~ ωt3期间：负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。

在ωt=π时，交流电压u2过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电压uAK仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2 反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周，即ωt=2π+α时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。

二、 单相半波可控整流电路（阻-感性负载带续流二极管）

图3-1

图3-2

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。

脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4

电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5 晶闸管参数，如图1-6 电感参数设置如2-3。