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1、单相桥式全控整流电路的设计摘要：本文以单相桥式全控整流电路为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作 原理，并且应用了 matlab/simulink对其进行了仿真设计，并且实现了仿真设计，而且对仿 真结果进行了分析。关键词：单相桥式全控整流电路simulink仿真设计 波形1原理方框图系统原理方框图如1-1所示：2主电路的设计主电路原理图如下图1-2所示:主电路原理说明在电源电压u2正半周期间,VT1、VT4承受正向电压，若在触发角a处给VT1、 VT4加触发脉冲，VT1、VT4导通，电流从电源a端经VT1、负载、VT4流回电源 b端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4
2、关断。在电源电压u2负半周期间，仍在触发延迟角a处触发VT2和VT3，VT2和 VT3导通，电流从电源b端流出，经过VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零 时，电流又降为零，VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环的工 作下去。该电路的移向范围是0n。另外，由于该整流电路带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都 能开通晶闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值大于E的时候去触发。提前 触发的话，晶闸管会在E的作用下承受反向电压，无法导通。3. 元器件的选取(1) 晶闸管晶闸管的主要参数如下： 额定电压Um通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管
3、型的 额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的23倍，以保证 电路的工作安全。晶闸管的额定电压Ut =n Udrm ,Urrm UTn (2 3)Utm(2-7)Utm：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 额定电流/TAVT(AV)IT(AV)又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40和规定的冷却条件下， 元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170的电路中，结温不超过额 定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的 电流等级即为晶闸管的额定电流。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流 有效值不大于额定电流的有效值，散热冷
4、却符合规定，则晶闸管的发热、温升就 能限制在允许的范围。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流 有效值不大于额定电流的有效值，散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就 能限制在允许的范围。将变压器副边电压有效值U2定为200V，则停止导电角6 =8.15此时可达到的最大输出电压为0.9U2*cos8.15 = 178V 90V,满足要求。晶闸管承受最大反向电压为:克U = 10.2 = 282.8V2考虑到安全裕量，故晶闸管额定电压为：UT =(23)x282.8V = 565.6848.4V由式2-6知，流过晶闸管电流有效值最大为：丁 U 200I ._2 = =
5、 = 28.28AVTmax如 2R 52晶闸管额定电流为：)= (1.52 )嘉 2736A通过以上计算得知，可以取晶闸管额定电压为800V，额定电流为30A。(2) .变压器变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与电 流转换为另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。单相桥式全控整流电路带反电动势负载，变压器二次电流有效值I2与输出 电流有效值I相等。由式2-4可知，二次侧电流最大为50A，故变压器容量至少 为 10000 V - A。4. 建立仿真模型这里的仿真主要是运用MATLAB软件中的simulink。从simulink的元件库中 找到需要用的元件，然后搭
6、建相应的主电路，设置好参数后即可进行仿 真。(1) 首先建立主电路的仿真模型。在simpower systems的“ElectricalSources”库中选择交流电压源模块，在对话框中将其幅值设为220V频 率设为 50HZ，然后，在 power Electronics 库中选择 detailed thyristor 模块4个，在Elements库中选择串联RLC支路模块。将各模块按照前述 主电路相连，便完成了仿真模型的主电路部分。(2) 其次构造控制部分。在Simulink的Sources库中选择2个pulse generatot模块，其设置分别为幅值设为1，周期设为0.02s，即频率为5
7、0HZ,占空比设为10%。触发角分别为0,0.02/12,0.02/6,0.02/4,和0.01,0.02/12+0.01,0.02/6+0.01,0.02/4+0.01,也就是 0,30,60,90 度。(3) 然后添力口 Scope，Current Measurement，Voltage Measurement，Display 等需要的元器件，并分别设置参数。分别对元器件连线，最终完成的仿真模型图如下所示：仿真电路中，用虚拟的示波器监控整流电路输出电压与输出电流的波形，触 发信号波形。由于是要触发晶闸管，故把触发面冲宽度设置为3%。这里是首先 指定电源为200V的工频交流电。根据题目要求反
8、电动势负载为40V，负载电阻 1欧，负载电感20mH。设定好元器件的参数之后,还需要设置仿真算法和仿真时间。5. 仿真结果当触发角为0度时的波形如下:当触发角为30度时的波形如下:当触发角为60度的波形如下:当触发角为90度的波形如下:如图所示，当触发角为0度时，进闸管始终处于断开状态，同时VD也是阻 断的。负载电流为0。但由于是反电动势负载故还会有4 0V的电压。当触发角为 6 0 时，Ud=0.9U2*cos60 =90V。另外当触发角为77.16时，Ud=0.9U2*cos60 =40V=E，此时两边电动势抵消， 负载电流为0,也就是电流断续的临界点。综合上述仿真与理论分析可知，触发角在77.16。到60变化时，可以保障 整流输出的连续可调。6. 总结通过这次对单相桥式全控整流电路的课程设计，让我对整流电路 有了更加清晰的认识，同时我也学会了用一些基本元部件进行建模的 基本方法，加深了对课本知识的进一步理解。这次课程设计应用到MATLAB软件的SIMULINK仿真，让我们进一 步熟悉了 MATLAB语言及其应用。总之，这次课程设计不仅增加了我的 知识积累，让我有机会将课堂上所学的知识运用到实际中，了解了这 些知识在电源上丰富而强大的用途，为将来的毕业设计打下了基础， 还让我懂得自主学习的重要性。
