单相桥式全控整流电路MATLAB仿真实验报告材料上.docx
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单相桥式全控整流电路MATLAB仿真实验报告材料上
单相桥式全控整流电路MATLAB仿真
一、单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
1．电路结构与工作原理
（1）电路结构
如图1-1所示为典型单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。
图1-1
（2）工作原理
1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。
因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。
假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4=Ut2.3=1/2u2。
2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。
4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
表1-1各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况
ωt
0～α
α～π
π～π＋α
π＋α～２π
晶闸管导通情况
VT1.4、VT2.3都截止
VT1.4导通、VT2.3截止
VT1.4、VT2.3都截止
VT1.4截止、VT2.3导通
ud
0
u2
0
-u2
id
0
u2/R
0
-u2/R
i2
0
u2/R
0
+u2/R
ut
ut1.4=ut2.3=（½）u2
ut1.4=0、ut2.3=u2
ut1.4=ut2.3=（½）u2
ut1.4=u2、ut2.3=0
2.建模
图1-3单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
3.仿真结果分析
1）α=30º，R=1Ω，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phasedelay（secs）1=1/600,phasedelay（secs）2=1/600+0.01;
图1-4α=30°单相双半波可控整流仿真结果（电阻性负载）
2）α=30º，R=1Ω，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phasedelay（secs）1=1/300,phasedelay（secs）2=1/300+0.01;
图1-5α=60°单相双半波可控整流仿真结果（电阻性负载）
3）α=30º，R=1Ω，period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phasedelay（secs）1=1/200,phasedelay（secs）2=1/200+0.01;
图1-6α=90°单相双半波可控整流仿真结果（电阻性负载）
4.小结
尽管整流电路的输入电压U2是交变的，但负载上正负两个半波均有相同的电流流过，输出电压一个周期脉动两次，由于桥式整流电路在正、负半周均能工作，变压器二次绕组正在正、负半周均有大小相等、方向相反的电流流过，消除了变压器的电流磁化，提高了变压器的有效利用率。
二、单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）
1．电路结构与工作原理
（1）电路结构
阻-感性负载电路如图1-9所示
图1-9
（2）工作原理
1）在电压u2正半波的（0~α）区间。
晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，VT1、VT4处于关断状态。
假设电路已经工作在稳定状态，则在0~α区间由于电感的作用，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2）在u2正半波的（α~π）区间。
在ωt=α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通，负载电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→T的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。
电压u2反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反向电压而处于关断状态。
3）在电压u2负半波的（π~π+α）区间。
当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势是晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电源电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
4）u2负半波的（π+α~2π）区间。
在ωt=π+α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其导通，负载电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压（ud=－u2）和电流。
此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反向电压而关断。
晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
表1-2各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压的情况
ωt
0~α
α~π
π~π+α
π+α~2π
晶闸管导通情况
VT1.4截止、VT2.3导通
VT1.4导通、VT2.3截止
VT1.4导通、VT2.3截止
VT1.4截止、VT2.3导通
ud
-u2
u2
u2
-u2
id
+Id
i2
-Id
+Id
+Id
-Id
ut
ut1.4=u2、ut2.3=0
ut1.4=0、ut2.3=-u2
ut1.4=0、ut2.3=-u2
ut1.4=u2、ut2.3=0
it
it1.4=0、it2.3=Id
it1.4=Id、it2.3=0
it1.4=Id、it2.3=0
it1.4=0、it2.3=Id
2.建模
图1-10单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）
3．仿真结果分析
1）α=30º，R=1Ω，L=0.1H,period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phasedelay（secs）1=1/600,phasedelay（secs）2=1/600+0.01;
图1-11α=30°单相双半波可控整流仿真结果（阻-感性负载时）
2）α=60º，R=1Ω，L=0.1H,period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phasedelay（secs）1=1/300,phasedelay（secs）2=1/300+0.01;
图1-11α=60°单相双半波可控整流仿真结果（阻-感性负载时）
3）α=90º，R=1Ω，L=0.1H,period=0.02s，peakamplitude=10V，frequency=50HZ，phasedelay（secs）1=1/200,phasedelay（secs）2=1/200+0.01;
图1-11α=90°单相双半波可控整流仿真结果（阻-感性负载时）
4．小结
与单相半波整流电路仿真波形相比较，输出的电压和电流波形频率都提高了一倍，而单个晶闸管的工作情况与半波整流电路一样，所以晶闸管的端电压也与半波电路一致。
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