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  • 描述什么是单相桥式整流电路:电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,...

    描述

    什么是单相桥式整流电路:

    电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,正好相反,D1、D3截止,D2、D4导通,流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此,利用变压器的一个副边绕组和四个二极管,使得在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。桥式整流的名称只是说明电路连接方法是桥式的接法,桥式整流二极管:大家常用的一般是由4只单个二极管封装在一起的元件,取名桥式整流二极管,整流桥或全桥二极管。

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    单相桥式整流电路的工作原理:

    单相桥式整流电路如图1(a)所示,图中Tr为电源变压器,它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ,RL是要求直流供电的负载电阻,四只整流二极管D1~D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。

    单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见,二极管用理想模型来处理,即正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。

    在v2的正半周,电流从变压器副边线圈的上端流出,只能经过二极管D1流向RL,再由二极管D3流回变压器,所以D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图1(a)中实线箭头表示。

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    在v2的负半周,其极性与图示相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能经过二极管D2流向RL,再由二极管D4流回变压器,所以D1、D3反偏截止,D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负,与正半周时相同。其电流通路如图1(a)中虚线箭头所示。

    综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

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    根据上述分析,可得桥式整流电路的工作波形如图2。由图可见,通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。

    桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压较小,管子所承受的最大反向电压较低,同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载,电源变压器得到了充分的利用,效率较高。因此,这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多,但目前市场上已有整流桥堆出售,如QL51A~G、QL62A~L等,其中QL62A~L的额定电流为2A,最大反向电压为25~1000V。

    单相整流电路在MATLAB中的仿真操作:

    1 单相桥式全控整流电路的工作原理

    单相桥式全控整流电路图(带电阻性负载)如图1所示,电路由交流电源u1、整流变压器T、晶闸管VT1~4、负载R以及触发电路组成。其中晶闸管VT1和VT4、晶闸管VT2和VT3各组成一对桥臂,又由于晶闸管具有单向可控导电性能,所以在变压器的二次电压u2的正半周,晶闸管VT1和VT3被触发,负半周时晶闸管VT2和VT3被触发。在u2的正半周时(a点电位高于b点电位),如果4个晶闸管都不导通,负载电流id为0,负载电压也为0,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4的漏电阻相等,则各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4。加触发脉冲,VT1和VT4导通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过0的时候,流过晶闸管的电流也降到0,VT1和VT4关断。

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    在u2的正半周时,仍在触发延迟角的α处触发延迟VT2和VT3(VT2和VT3的α=0处为wt=π),VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过0时,电流又降为0,VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通,如此循环工作下去。

    2 单相桥式全控整流电路在MATLAB/Simulink的建模与仿真

    2.1 单相桥式电路的仿真模型

    单相桥式全控整流电路主要由交流电源、晶闸管、RLC负载等构成,其在MATLAB/Simulink仿真模型如图2所示。由于在SIMULINK库中没有专用的单相桥式整流电路的触发模块,这里用三相桥的触发器(Synchronized 6-pulse Generator)来产生晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3的触发脉冲,如图4所示,用电压测量取得变压器二次电压信号作为触发器的同步信号,信号从触发器AB端输入,触发器的BC、CA端和BLOCk端用常数模块置“0”,Synchronized 6-pulse Generator产生6路触发信号,通过Demux分解并与变压器的二次电压的相位比较,图4上为变压

    器二次电压波形,中间为第6路触发脉冲,下为第4路触发脉冲,此脉冲信号与正弦信号比较的时候,这二路信号可以满足单相桥的触发和移相控制要求,因此将第6路触发脉冲连接VT1和VT4控制板,第4路触发脉冲连接VT2和VT3控制板。

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    2.2 仿真参数设置

    (1)电压源参数。电压源为AC,电压为220V,频率50Hz,输入电压峰值为220*sqrt(2)。

    (2)变压器参数。电压为220V(有效值),二次电压为100V(有效值)。

    (3)晶闸管使用默认参数。

    (4)负载RLC的参数。根据具体情况设置

    (5)脉冲发生器Synchronized 6-pulse Generator的参数:同步频率为50Hz,脉冲宽度取10°。

    (6)电阻负载角度α参数:α=0°、30°、60°、120°。

    (7)系统仿真参数:开始时间选0,可变步长,仿真数值选ode23,误差选择0.001。

    2.3 仿真结果及其分析

    图3~5为电阻性负载时的电压和电流输出波形,图6~8为阻感负载时的电压和电流的输出波形。图3和图4波形表明电压和电流都是脉动的,电源的交流电经过整流器后成为了直流电,实现了整流的功能,波形呈现周期性正弦半波,整流后的电压和电流形状相似。图3、图4和图5的电压电流波形已随控制角变化,随着控制角的增加,输出电压的平均值减小,输出电流也随之下降。图6~图相比较图3~5,整流输出电流脉动明显小,说明输出电感具有滤波的作用。

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    3 结束语

    本文在MATLAB软件中对单相桥式全控整流电路进行了建模与仿真,分别在负载为0°、30°和60°时对电路进行了仿真,得出的结果与理论相一致,为技术人员学习和生活中的各种应用提供了很好的思路。

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  • 什么是单相桥式整流电路:电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,正好...

    什么是单相桥式整流电路:

    电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,正好相反,D1、D3截止,D2、D4导通,流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此,利用变压器的一个副边绕组和四个二极管,使得在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。桥式整流的名称只是说明电路连接方法是桥式的接法,桥式整流二极管:大家常用的一般是由4只单个二极管封装在一起的元件,取名桥式整流二极管,整流桥或全桥二极管。

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    单相桥式整流电路的工作原理:

    单相桥式整流电路如图1(a)所示,图中Tr为电源变压器,它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ,RL是要求直流供电的负载电阻,四只整流二极管D1~D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。

    单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见,二极管用理想模型来处理,即正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。

    在v2的正半周,电流从变压器副边线圈的上端流出,只能经过二极管D1流向RL,再由二极管D3流回变压器,所以D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图1(a)中实线箭头表示。

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    在v2的负半周,其极性与图示相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能经过二极管D2流向RL,再由二极管D4流回变压器,所以D1、D3反偏截止,D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负,与正半周时相同。其电流通路如图1(a)中虚线箭头所示。

    综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

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    根据上述分析,可得桥式整流电路的工作波形如图2。由图可见,通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。

    桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压较小,管子所承受的最大反向电压较低,同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载,电源变压器得到了充分的利用,效率较高。因此,这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多,但目前市场上已有整流桥堆出售,如QL51A~G、QL62A~L等,其中QL62A~L的额定电流为2A,最大反向电压为25~1000V。

    单相整流电路在MATLAB中的仿真操作:

    1 单相桥式全控整流电路的工作原理

    单相桥式全控整流电路图(带电阻性负载)如图1所示,电路由交流电源u1、整流变压器T、晶闸管VT1~4、负载R以及触发电路组成。其中晶闸管VT1和VT4、晶闸管VT2和VT3各组成一对桥臂,又由于晶闸管具有单向可控导电性能,所以在变压器的二次电压u2的正半周,晶闸管VT1和VT3被触发,负半周时晶闸管VT2和VT3被触发。在u2的正半周时(a点电位高于b点电位),如果4个晶闸管都不导通,负载电流id为0,负载电压也为0,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4的漏电阻相等,则各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4。加触发脉冲,VT1和VT4导通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过0的时候,流过晶闸管的电流也降到0,VT1和VT4关断。

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    在u2的正半周时,仍在触发延迟角的α处触发延迟VT2和VT3(VT2和VT3的α=0处为wt=π),VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过0时,电流又降为0,VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通,如此循环工作下去。

    2 单相桥式全控整流电路在MATLAB/Simulink的建模与仿真

    2.1 单相桥式电路的仿真模型

    单相桥式全控整流电路主要由交流电源、晶闸管、RLC负载等构成,其在MATLAB/Simulink仿真模型如图2所示。由于在SIMULINK库中没有专用的单相桥式整流电路的触发模块,这里用三相桥的触发器(Synchronized 6-pulse Generator)来产生晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3的触发脉冲,如图4所示,用电压测量取得变压器二次电压信号作为触发器的同步信号,信号从触发器AB端输入,触发器的BC、CA端和BLOCk端用常数模块置“0”,Synchronized 6-pulse Generator产生6路触发信号,通过Demux分解并与变压器的二次电压的相位比较,图4上为变压

    器二次电压波形,中间为第6路触发脉冲,下为第4路触发脉冲,此脉冲信号与正弦信号比较的时候,这二路信号可以满足单相桥的触发和移相控制要求,因此将第6路触发脉冲连接VT1和VT4控制板,第4路触发脉冲连接VT2和VT3控制板。

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    2.2 仿真参数设置

    (1)电压源参数。电压源为AC,电压为220V,频率50Hz,输入电压峰值为220*sqrt(2)。

    (2)变压器参数。电压为220V(有效值),二次电压为100V(有效值)。

    (3)晶闸管使用默认参数。

    (4)负载RLC的参数。根据具体情况设置

    (5)脉冲发生器Synchronized 6-pulse Generator的参数:同步频率为50Hz,脉冲宽度取10°。

    (6)电阻负载角度α参数:α=0°、30°、60°、120°。

    (7)系统仿真参数:开始时间选0,可变步长,仿真数值选ode23,误差选择0.001。

    2.3 仿真结果及其分析

    图3~5为电阻性负载时的电压和电流输出波形,图6~8为阻感负载时的电压和电流的输出波形。图3和图4波形表明电压和电流都是脉动的,电源的交流电经过整流器后成为了直流电,实现了整流的功能,波形呈现周期性正弦半波,整流后的电压和电流形状相似。图3、图4和图5的电压电流波形已随控制角变化,随着控制角的增加,输出电压的平均值减小,输出电流也随之下降。图6~图相比较图3~5,整流输出电流脉动明显小,说明输出电感具有滤波的作用。

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    3 结束语

    本文在MATLAB软件中对单相桥式全控整流电路进行了建模与仿真,分别在负载为0°、30°和60°时对电路进行了仿真,得出的结果与理论相一致,为技术人员学习和生活中的各种应用提供了很好的思路。

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  • 1.工作原理单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路,其电路如10.1.2所示。
  • 什么是单相桥式整流电路: 电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,正好...
  • 什么是单相桥式整流电路:电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,正好...

    什么是单相桥式整流电路:

    电路中采用四个二极管,互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用,在交流输入电压U2的正半周内,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,在负载RL上得到上正下负的输出电压;在负半周内,正好相反,D1、D3截止,D2、D4导通,流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此,利用变压器的一个副边绕组和四个二极管,使得在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。桥式整流的名称只是说明电路连接方法是桥式的接法,桥式整流二极管:大家常用的一般是由4只单个二极管封装在一起的元件,取名桥式整流二极管,整流桥或全桥二极管。

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    单相桥式整流电路的工作原理:

    单相桥式整流电路如图1(a)所示,图中Tr为电源变压器,它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ,RL是要求直流供电的负载电阻,四只整流二极管D1~D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。

    单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见,二极管用理想模型来处理,即正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。

    在v2的正半周,电流从变压器副边线圈的上端流出,只能经过二极管D1流向RL,再由二极管D3流回变压器,所以D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图1(a)中实线箭头表示。

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    在v2的负半周,其极性与图示相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能经过二极管D2流向RL,再由二极管D4流回变压器,所以D1、D3反偏截止,D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负,与正半周时相同。其电流通路如图1(a)中虚线箭头所示。

    综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。

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    根据上述分析,可得桥式整流电路的工作波形如图2。由图可见,通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。

    桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压较小,管子所承受的反向电压较低,同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载,电源变压器得到了充分的利用,效率较高。因此,这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多,但目前市场上已有整流桥堆出售,如QL51A~G、QL62A~L等,其中QL62A~L的额定电流为2A,反向电压为25~1000V。

    单相整流电路在MATLAB中的仿真操作:

    1 单相桥式全控整流电路的工作原理

    单相桥式全控整流电路图(带电阻性负载)如图1所示,电路由交流电源u1、整流变压器T、晶闸管VT1~4、负载R以及触发电路组成。其中晶闸管VT1和VT4、晶闸管VT2和VT3各组成一对桥臂,又由于晶闸管具有单向可控导电性能,所以在变压器的二次电压u2的正半周,晶闸管VT1和VT3被触发,负半周时晶闸管VT2和VT3被触发。在u2的正半周时(a点电位高于b点电位),如果4个晶闸管都不导通,负载电流id为0,负载电压也为0,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4的漏电阻相等,则各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4。加触发脉冲,VT1和VT4导通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过0的时候,流过晶闸管的电流也降到0,VT1和VT4关断。

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    在u2的正半周时,仍在触发延迟角的α处触发延迟VT2和VT3(VT2和VT3的α=0处为wt=π),VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过0时,电流又降为0,VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通,如此循环工作下去。

    2 单相桥式全控整流电路在MATLAB/Simulink的建模与仿真

    2.1 单相桥式电路的仿真模型

    单相桥式全控整流电路主要由交流电源、晶闸管、RLC负载等构成,其在MATLAB/Simulink仿真模型如图2所示。由于在SIMULINK库中没有专用的单相桥式整流电路的触发模块,这里用三相桥的触发器(Synchronized 6-pulse Generator)来产生晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3的触发脉冲,如图4所示,用电压测量取得变压器二次电压信号作为触发器的同步信号,信号从触发器AB端输入,触发器的BC、CA端和BLOCk端用常数模块置“0”,Synchronized 6-pulse Generator产生6路触发信号,通过Demux分解并与变压器的二次电压的相位比较,图4上为变压

    器二次电压波形,中间为第6路触发脉冲,下为第4路触发脉冲,此脉冲信号与正弦信号比较的时候,这二路信号可以满足单相桥的触发和移相控制要求,因此将第6路触发脉冲连接VT1和VT4控制板,第4路触发脉冲连接VT2和VT3控制板。

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    2.2 仿真参数设置

    (1)电压源参数。电压源为AC,电压为220V,频率50Hz,输入电压峰值为220*sqrt(2)。

    (2)变压器参数。电压为220V(有效值),二次电压为100V(有效值)。

    (3)晶闸管使用默认参数。

    (4)负载RLC的参数。根据具体情况设置

    (5)脉冲发生器Synchronized 6-pulse Generator的参数:同步频率为50Hz,脉冲宽度取10°。

    (6)电阻负载角度α参数:α=0°、30°、60°、120°。

    (7)系统仿真参数:开始时间选0,可变步长,仿真数值选ode23,误差选择0.001。

    2.3 仿真结果及其分析

    图3~5为电阻性负载时的电压和电流输出波形,图6~8为阻感负载时的电压和电流的输出波形。图3和图4波形表明电压和电流都是脉动的,电源的交流电经过整流器后成为了直流电,实现了整流的功能,波形呈现周期性正弦半波,整流后的电压和电流形状相似。图3、图4和图5的电压电流波形已随控制角变化,随着控制角的增加,输出电压的平均值减小,输出电流也随之下降。图6~图相比较图3~5,整流输出电流脉动明显小,说明输出电感具有滤波的作用。

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    3 结束语

    本文在MATLAB软件中对单相桥式全控整流电路进行了建模与仿真,分别在负载为0°、30°和60°时对电路进行了仿真,得出的结果与理论相一致,为技术人员学习和生活中的各种应用提供了很好的思路。

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  • 1 引言整流电路(Rectifier)尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要,也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。因此对单相桥式...

    1 引言

    整流电路(Rectifier)尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要,也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。因此对单相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。

    2 单相桥式半控整流电路

    图1中VT1和VT2为触发脉冲相位互差180◦的晶闸管,VD1和VD2为整流二极管,由这四个器件组成单相桥式半控整流电路。电阻R和电感L为负载,若假定电感L足够大,即ωL≥R,由于电感中电流不能突变,可以认为负载电流在整个稳态工作过程中保持恒值。由于桥式结构的特点,只要晶闸管导通,负载总是加上正向电压,而负载电流总是单方向流动,因此桥式半控整流电路只能工作在第一象限,因为ωL≥R,所以不论控制角α为何值,负载电流id的变化很小。

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    图1 单相桥式半控整流电路原理

    在u2正半周,触发角α处给晶闸管VT1施加触发脉冲,u2经VT1和VD4向负载供电。u2过零变负时,因电感作用电流不再流经变压器二次绕组,而是由VT1和VD2续流。此阶段若忽略器件的通态压降则负载压降ud不会出现负的情况。在u2负半周触发角α时刻,VT2与VD3触发导通,同时向VT1施加反向电压并使之关断,u2经VT2和VD3向负载供电。u2过零变正时,VD4导通,VD3关断。VT1和VD4续流,负载压降ud又变为零。

    根据上述分析,可求出输出负载电压平均值为:

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    α角的移相范围为180°。输出电流的平均值为:

    55cf1f61911a59890e2aef2cc3b81665.png  (2)

    流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半,即:

    50660fed6b433a336f6e704773dd809c.png  (3)

    流过晶闸管的电流有效值:

    080e32ea9007b4146402e8f6d8d86bb7.png  (4)

    单相桥式半控整流电路的仿真模型如图2所示。

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    图2 单相桥式半控整流电路的仿真模型

    (1)带纯电阻性负载情况

    相应的参数设置:① 交流电压源参数U=100V,f=50Hz;② 晶闸管参数Rn=0.001Ω,Lon=0H,Vf=0.8V,Rs=10Ω,Cs=250e-6F;③ 负载参数R=10Ω,L=0H,C=inf;④ 脉冲发生器触发信号1、2的振幅为5V,周期为0.02s(即频率为50Hz),脉冲宽度为2。

    设置触发信号1的初相位为0s(即0◦),触发信号2的初相位为0.01s(即180◦),此时的仿真结果如图3(a)所示;设置触发信号1的初相位为0.0025s(即45◦),触发信号2的初相位为0.0125s(即225◦),此时的仿真结果如图3(b)所示。

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    (a)                                                         (b)

    图3 带纯电阻性负载单相桥式半控整流电路的仿真模型:

    (a)控制角为0◦;(b)控制角为45◦

    (2)带电阻电感性负载情况

    带电阻电感负载的仿真与带纯电阻负载的仿真方法基本相同,只需将RLC串联分支负载参数设置为R=1Ω,L=0.01H,C=inf。此时的仿真结果分别如图4(a)、图4(b)所示。

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    (a)                                                   (b)

    图4  带电阻电感性负载单相桥式半控整流电路的仿真模型:

    (a)控制角为0◦  ;(b)控制角为45◦

    3 单相桥式全控整流电路

    单相可控整流电路中应用最多的是单相桥式全控整流电路(Single Phase Bridge Full-Controlled Rectifier),如图5所示。在单相桥式全控整流电路中,每一个导电回路中有2个晶闸管,即用2个晶闸管同时导通以控制导电的回路。

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    图5 单相桥式全控整流电路原理

    上文已经就单相桥式半控整流电路在纯电阻性负载时进行了较为详尽的分析,而且全控电路与半控电路在纯电阻性负载时的工作情况基本一致,同时晶闸管承受的最大正向电压和反向电压也同前述电路相同,分别为

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    以下重点分析带电阻电感负载时的工作情况。

    VT1和VT4组成一对桥臂,在u2正半周(即a点电位高于b点电位)承受电压u2,若在触发角α处给晶闸管VT1和VT4施加触发脉冲使其开通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端,ud=u2。在u2过零时关断。假设电路已工作于稳态,id的平均值不变。负载中有电感时电流不能突变,电感对负载电流起平波作用,假设负载电感很大,负载电流id连续且近似为一水平直线,u2过零变负时,由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id,并不关断。

    VT2和VT3组成另一对桥臂,在u2正半周承受电压-u2,至ωt=π+α时刻,给VT2 和VT3施加触发脉冲,因为VT2 和VT3本已经承受正向电压,故两管导通。在u2过零时关断。VT2 和VT3导通后,分别给VT4 和VT1施加反向电压使其关断。流过VT1和VD4的电流迅速转移到VT2 和VT3上,此过程称为换相,亦称换流。在下一周期重复相同过程,如此循环。

    若4个晶闸管均不导通,则负载电流id为零,负载电压ud也为零。

    根据上述分析,可求出输出负载电压平均值为:

    aed84f844d1dc01a3050b519d778bcee.png  (5)

    晶闸管移相范围为90°。晶闸管承受的最大正反向电压均为 。

    晶闸管导通角θ与α无关,均为180°。

    电流的平均值和有效值分别为:

    d54053d7837bbc76ed3538eeb7013909.png  (6)

    ecd600bc8f8ac7ea2f94f0cc8e0b65b0.png  (7)

    变压器二次侧电流i 2的波形为正负各180°的矩形波,其相位由α决定,有效值i 2= id。

    带电阻电感性负载单相桥式全控整流电路的仿真模型如图6所示。

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    图6 单相桥式半控整流电路的仿真模型

    (1) 带纯电阻性负载情况

    相应的参数设置与前述单相桥式半控整流电路相同。

    设置触发信号1和触发信号3的初相位为0s(即0◦),触发信号2和触发信号4的初相位为0.01s(即180◦),此时的仿真结果如图7(a)所示;设置触发信号1和触发信号3的初相位为0.005s(即90◦),触发信号2和触发信号4的初相位为0.015s(即270◦),此时的仿真结果如图7(b)所示。

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    (a)                                                 (b)

    图7 带纯电阻性负载单相桥式半控整流电路的仿真模型:

    (a)控制角为0◦;(b)控制角为45◦

    (2)带电阻电感性负载的情况:

    带电阻电感负载的仿真与带纯电阻负载的仿真方法基本相同,只需将RLC串联分支设置为电阻电感性负载,即负载参数设置为R=1Ω,L=0.01H,C=inf。此时的仿真结果分别如图8(a)、(b)所示。

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    (a)                                                         (b)

    图8 带电阻电感性负载单相桥式半控整流电路的仿真模型 :

    (a)控制角为0◦;(b)控制角为90◦

    4 结论

    本文在对单相桥式可控整流电路理论分析的基础上,利用MATLAB面向对象的设计思想和自带的电力系统工具箱,建立了基于MATLAB/Simulink的单相桥式可控整流电路的仿真模型,并对其进行了对比分析研究。对于电路带纯电阻性负载时的工作情况,验证了触发角α的移相范围是0~180◦,负载电流不连续;对于电路带电阻电感性负载时的工作情况,验证了触发角α的移相范围是0~90◦,负载电流是连续的;在应用单相桥式半控整流电路时应注意避免失控现象。通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。

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