单相半控桥整流电路研究Word文档格式.docx
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快速傅立叶分解就有误差的存在,加上上面所说的二极管和晶闸管导通时的电压的电降,误差的存在就必然了。
电相桥式半波整流电路,只含有奇次的谐波。
基波幅值为16.496V,三次谐波幅值11.794V,五次谐波幅值2.3235V,七次谐波幅值977.754mV,九次谐波幅值519.125mV等。
(2)α=30°
,α=60°
将电源VPULSE的Td参数分别改为1.67ms和3.34ms,观察并记录ud、uV、id的波形。
a.Td=1.67ms时ud、uV、id的波形
图三
b.Td=3.34ms时ud、uV、id的波形
图四
1.感性负载(将电感参数设置为0.1H)
(1)α=0°
观察并记录ud、uV、id的波形。
(2)α=30°
⑶α=60°
当电感不断的增大的时候,这时电感对电流的变化起阻碍的作用,电感电流不能突变,同时换相不是瞬间完成的。
换相使电压源电压出现缺口,成为上面图中的干扰现象。
(2)改变L的大小,重复
(1),并指出id临界连续和电流近似为一条平线时的L值。
经过反复的实验,当L=20mH时id临界连续,如图:
电感不断的增大,使电感在不同的极性时,电流的续流的方向是相同的,而且幅值变化不大。
课程设计任务书
电力工程学院电气工程及其自动化专业年级
学生姓名:
PWM逆变电路实验
一、实验电路图
注:
图中全桥由Z1~Z4四只IGBT组成
2.设置载波信号电源uc(VPULSE)和调制信号电源ur1(VSIN)、ur2(VSIN)参数
Uc:
V1=6V;
V2=0;
TD=0;
TR=0.625MS;
TF=0.625MS;
PW=1US;
PER=1.25MS
Ur1:
VOFF=0;
VAMPL=5V;
FREQ=50;
PHASE=0
Ur2:
PHASE=180
3.设置分析类型参数
PrintStep:
0.08ms
FinalTime:
40ms
4.将电路文件保存后开始仿真运行。
二、实验结果与分析:
1.按初始条件进行仿真,仿真结束后,在后处理波形器中用Marks探头,结合Plot坐标增减,观察并记录A—B两点间输出电压、电流的波形;
uc、ur1、ur2的波形;
比较它们之间的对应关系,说明脉宽调制原理和硬开关型逆变电路的工作原
⑴A—B两点间输出电压、电流的波形,电流的波形;
uc、ur1、ur2的波形
PWM控制技术就是对脉冲宽度进行调制的技术。
PWM控制技术的理论基础是面积等效原理:
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果相等(冲量窄脉冲即指脉冲的面积)。
PWM控制技术就是通过面积等效原理将连续的信号用一系列等幅不等宽的矩形脉冲代替。
硬开关型逆变电路是这样工作的,首先Z1和Z4导通,输出电压Uo为Ud,,Z3和Z4栅极信号相反,Z4截止,而因负载电感中的电流io不能突变,Z3不能立刻导通,D3导通续流。
因为Z1和D3同时导通,所以输出电压为零。
之后,Z1和Z2栅极信号相反,Z1截止,而Z2不能立刻导通,D2导通续流,和D3构成电流通道,输出电压为-Ud。
到负载电流过零并开始反向时,D2和D3截止,Z2和Z3开始导通,Uo仍为-Ud。
接着Z3和Z4栅极信号再次反向,Z3截止,而Z4不能立刻导通,D4导通续流,Uo再次为零。
以后的过程和前面的类似。
脉宽调制原理为,调制信号Ur为正弦波,载波Uc在Ur的正半周期为正极性的三角波,在Ur的负半周为负极性的三角波。
在Ur和Uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在Ur的正半周,Z1保持通态,Z2保持断态,但Ur>
Uc时使Z4导通,Z3关断,Uo=Ud;
当Ur<
Uc时使Z4关断,Z3导通,Uo=0。
在Ur的负半周,Z1保持导通,Z2保持通态,当Ur<
Uc时使Z3导通,Z4关断,Uo=-Ud;
当Ur>
Uc时使使Z3关断,Z4导通,Uo=0。
⑴=0.2mH输出电压、电流的波形
⑵=0.4mH输出电压、电流的波形
⑶=1mH时A—B两点间输出电压、电流的波形
从图中观察得到,随着电感的不断的增大,电流的波形没有太大的变化的,而电压的波形却有较大的变化的,原因在于电感的增大,电感对电流的变化起阻碍的作用,电感电流不能突变,同时换相不是瞬间完成的。
3.自己动手,将调制信号电源ur1(VSIN)、ur2(VSIN)设置为正负脉宽相等、周期为50HZ的矩形波(用分段电源VPWL制作),重复实验步骤1、2。
设置分段电源VPWL为正负脉冲为5V,周期为0.02秒的矩形脉冲电源
⑴观察并记录A—B两点间输出电压、电流的波形;
比较它们之间的对应关系,说明脉宽调制原理和硬开关型逆变电路的工作原理。
1A—B两点间输出电压,电流的波形;
脉宽调制原理为,调制信号Ur为分断电源VPWL制成的正负脉宽相等、周期为50HZ的矩形波,载波Uc在Ur的正半周期为正极性的三角波,在Ur的负半周为负极性的三角波。
硬开关型逆变电路原理同上。
2.逐渐增大负载电感,观察并记录A—B两点间输出电压、电流的波形,解释波形变化的原因。
①L=0.3mH
②L=0.5mH
③L=1mH
带同步电压为锯齿波晶体管触发电路的两相零式可控整流电路CAD设计
设计原理阐述
主电路采用两相零式可控整流电路,触发电路采用同步电压为锯齿波的晶体管触发电路,负载为50Ω的纯电阻负载。
主电路输入直接取自三相交流220V电网,无整流变压器:
同步电压同样直接取自三相交流220V电网,经同步变压器降压后接入触发电路。
触发脉冲的宽度大于10°
,移相范围为30°
~270°
误差不大于2°
。
设计电路图总共分为四个环节:
脉冲形成环节、锯齿波的形成和脉冲移相环节、同步环节、双窄脉冲波形成环。
1、脉冲形成环节——该环节有晶体管V4、V5组成,V6、V7起脉冲放大作用。
控制电压uo加在V4的基极上,电路的触发脉冲由脉冲变压器TX2的二次侧输出,其一次侧绕组接在V7的集电极电路中。
当uo=0时,V4截止,V5饱和导通,V7、V8处于截止状态,无脉冲输出。
当uo≈0.7V时,V4导通,V5截止,V7、V8导通,输出触发脉冲。
脉冲前沿有V4导通时刻确定,V5截止持续时间即为脉冲宽度,所以脉冲宽度与反向充电回路时间常数R9和C3的值的大小有关系的。
2、锯齿波的形成和脉冲移相环节——采用恒流源电路实现。
由V1、V2、V3和C2等元件组成,其中V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路。
当V1截止时,恒流源电流对电容C2充电,使得其两端的电压按线性增加。
调节R3的阻值就可以改变恒定充电电流,r3就是用来调节锯齿波斜率的。
当V1导通时,由于R4的阻值很小,使得C2迅速放电,ub3的电位迅速下降到零附近。
当V1周期性的导通和关断时,ub3便形成一锯齿波。
脉冲移相问题,V4管的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压Uco、支流偏移Up三个的叠加所确定的。
它们分别通过电阻R6、R7、和R8与基极相连。
Uh为锯齿波电压Ue3单独作用在V4基极b4时的电压,为锯齿波;
偏移电压Up单独作用时为U`p,为一条平行的直线,直流控制电压U`co与Uco一条平行的直线.假设M一点是V4由截止到导通的转折点,当V4经过M点是使电路输出脉冲。
当Up为某一固定值时,改变Uco边可改变M点的时间坐标,即改变了脉冲昌盛的时刻,脉冲移相了。
Uco的目的是为了确定控制电压Uco=0时脉冲的初始相位。
3、同步环节——在锯齿波同步触发电路中,触发电路与主电路的同步就是要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。
由图可知锯齿波是由开关V2控制。
V2由导通变截止期间产生锯齿波,V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度,V2的开关频率就是锯齿波的频率。
要使触发脉冲与主电路的电源同步,只需要使V2的开关频率与主电路电源的频率相同即可。
4、双窄脉冲波形成环节——晶体管V5、V6构成一个“或”门。
当V5,V6导通时,使V7、V8截止,就没有脉冲输出。
但只要V5、V6中有一个截止,就会使得V7、V8导通,从而输出脉冲。
所以只要用适当的信号来控制V5或V6的截止(前后相差60˚),就可以产生符合要求的双窄脉冲波。
脉冲形成环节——该环节有晶体管V4、V5组成,V7、V8起脉冲放大作用。
控制电压uo加在V4的基极上,电路的触发脉冲由脉冲变压器TP的二次侧输出,其一次侧绕组接在V8的集电极电路中。
设计电路图为;
SRC元件型号、除法电路的拓扑结构和各个元件参数(见电路图),同步变压器和脉冲变压器的变比为:
600:
400
计算机仿真检验和结果
令UK=0调节Up的大小使产生脉冲的转折点移至240。
的中央。
对应a=90。
然后调UK为正值,产生脉冲的转折点向前移,a<
90。
,晶体管电路处于整流工作状态。
调节UK,Up来达到移项范围:
UK=0,a=270;
a=30,输出电压最大
两相零式可控整流电路设计
内容
一、主电路分析
二、触发电路分析
三、PSPICE仿真问题
四、定相问题
一主电路分析
1、主电路结构
这种电路的最大特点是节省晶闸管,在一定条件下可改善电网的不对称状况。
2、工作原理
计算
的起点:
前一相过零点处。
最大导通角:
300度。
最大移相范围:
3、基本数量关系
输出直流平均电压分两种情况计算
(1)、当0
时:
当
=0时,
=0.84
(2)当
时
当
时,
输出直流平均电流为
4、SCR耐压和电流有效值
SCR可能承受的最大电压为相电压的峰值,即
流过SCR的电流有效值用瞬时值的方均根值表示为
用傅立叶级数展开式表示为:
其中
为输出直流平均电流;
、
分别为1、2、3次谐波的有效值,可根据需要取相应的项数。
建议本设计中根据仿真结果,采用上式来计算
对于讲义p91中图2—54的电路,在不考虑双脉冲触发、强脉冲输出、封锁信号引入后,电路可简化成如附图形式,经计算,各元件参数如图所示。
该电路锯齿波宽度可达270度,可用来作为设计的触发电路。
同步变压器副边电路可定为10v,原边电压为定相后所选择的电网相电压或线电压值;
脉冲变压器副边电路可定为4
5v(脉冲高度),脉冲原边电压约为12v,可由此选择变压器的变比
工作原理课上已经讲过,这里不在重复。
1、先调试触发电路,使移相范围达到所要求的宽度。
调试,
(1)改变C1的大小来调整锯齿波的宽度;
改变C3的大小来调整脉冲的宽度。
(2)E3(UK)、E4(Up)配合调整,来达到所要求的移相范围。
总的原则是:
Uk=0时,输出电压最小,对应
;
时,输出电压最大,调试时应确定此电压,同时确定Up的值。
2、触发电压调好后没在和主流电路一起进行整机调试,检验输出电压是否满足要求,同时测取傅氏电流各谐波幅值,计算出流过SCR的电流有效值Iv。
3、几个要注意的问题
(1)仿真运行前,SCR、二极管的耐压要重新设为零。
(2)各属性对话框的设置见实例。
(3)注意计算的收敛问题。
根据锯齿波的起始点,最小、最大
的位置,确定、同步电压的相位关系,并据此选择同步电压。
同步电压可在六个线电压和六个相电压中选择。
选择好的同步电压在电气原理图上正确联接好。
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- 单相 半控桥 整流 电路 研究