单相桥式全控整流电路建模与仿真.docx
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单相桥式全控整流电路建模与仿真.docx
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单相桥式全控整流电路建模与仿真
项目二单相桥式全控整流电路建模与仿真
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
单相桥式全控整流电路(电阻性负载)电路图如图4.0所示:
图4.0单相桥式全控整流电路(电阻性负载)
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。
2、单相桥式全控整流电路(电阻性负载)建模
单相桥式全控整流电路(电阻性负载)仿真电路图如图4.1所示:
图4.1单相桥式全控整流电路(电阻性负载)仿真电路图
3、仿真与分析
波形图分别代表晶体管VT上的电流、晶体管VT上的电压、电阻加电感上的电压。
下列波形分别是延迟角α为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
(1)当延迟角α=30°时,波形图如图4.2所示:
图4.2α=30°单相桥式全控整流电路(电阻性负载)波形图
(2)当延迟角α=60°时,波形图如图4.3所示:
图4.3α=60°单相桥式全控整流电路(电阻性负载)波形图
(3)当延迟角α=90°时,波形图如图4.4所示:
图4.4α=90°单相桥式全控整流电路(电阻性负载)波形图
(4)当延迟角α=120°时,波形图如图4.5所示:
图4.5α=120°单相桥式全控整流电路(电阻性负载)波形图
4、小结
单相桥式全控整流电路(电阻性负载)是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。
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
单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)电路如图5.0所示:
图5.0单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)电路
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。
2、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)建模
单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)仿真电路图如图5.1所示:
图5.1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
波形图分别代表负载(电阻和电感)的电压、晶体管VT1上的电流、晶体管VT1上的电压、晶体管VT1上的电流、晶体管VT1上的电压、交流电源输出电流。
下列波形分别是延迟角α为20°、60°、80°、150°时的波形变化。
(1)当延迟角α=30°时,波形图如图5.2所示:
图5.2α=20°单相双半波可控整流仿真结果(阻-感性负载时)波形图
(2)当延迟角α=60°时,波形图如图5.3所示:
图5.3α=60°单相双半波可控整流仿真结果(阻-感性负载时)波形图
(3)当延迟角α=90°时,波形图如图5.4所示:
图5.4α=80°单相双半波可控整流仿真结果(阻-感性负载时)波形图
(4)当延迟角α=120°时,波形图如图5.5所示:
图5.5α=150°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约一倍,流过每个晶闸管的平均电流Idt只有负载平均电流的一半。
变压器二次侧电流I2的波形是对称的正负矩形波,而晶闸管承受的最大正反向电压则和单相半波可控整流电流一样。
三、单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)
1.电路结构与工作原理
(1)电路结构
单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)电路图如图6.0所示:
图6.0单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)电路图
(2)工作原理
1)若是感性负载,当u2在正半周时,在ωt=α处给晶闸管VT1加触发脉冲,VT1导通后,电流从u2正端→VT1→L→R→VD4→u2负端向负载供电。
u2过零变负时,因电感L的作用使电流连续,VT1继续导通。
但a点电位低于b点,使电流从VD4转移至VD2,VD4关断,电流不再流经变压器二次绕组,而是经VT1和VD2续流,则ud=0。
2)在u2负半周ωt=π+α时刻触发VT3使其导通,则向VT1加反压使之关断,u2经VT3→L→R→VD2→u2端向负载供电。
u2过零变正时,VD4导通,VD2关断。
VT3和VD4续流,ud又为零。
此后重复以上过程。
2、单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)建模
单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)仿真电路图如图6.1所示:
图6.1单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)仿真电路图
3、仿真与分析
下列所示波形图中,波形图分别代表晶体管VT1上的电流和电压、负载(电阻和电感)的电流、交流电源的输出电流、负载(电阻和电感)的电压、晶体管VT2上的电压和电流。
下列波形分别是延迟角α为30°、60°、90°时的波形变化。
(1)当延迟角α=30°时,波形图如图6.2所示:
图6.2α=30°单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)波形图
(2)当延迟角α=60°时,波形图如图6.3所示:
图6.3α=60°单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)波形图
(3)当延迟角α=90°时,波形图如图6.4所示:
图6.4α=90°单相桥式全控整流电路(电阻性反电势)波形图
4、小结
在工业生产中,常常遇到充电的蓄电池和正在运行中的直流电动机之类的负载。
它们本身具有一定的直流电势,对于可控整流电路来说是一种反电势性质负载。
在分析带反电势负载可控整流电路时,必须充分注意晶闸管导通的条件,那就是只有当直流电压ud瞬时值大于负载电势E时,整流桥中晶闸管才承受正向阳压而可能被触发导通,电路才有直流电流id输出。
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- 单相 桥式全控 整流 电路 建模 仿真
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