单相桥式全控整流电路MATLAB仿真实验报告(上)~4EDA1

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。

u1

T

u2

u d R

id

a

b

VT1

VT3

VT2VT4

i2

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U t1.4= U t2.3=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（u d=-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～αα～ππ～π＋

απ＋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，phase delay（secs）1=1/600,phase delay（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，phase delay（secs）1=1/300,phase delay（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，phase delay（secs）1=1/200,phase

delay（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内均有相同的电流流过，输出电压一个周期内脉动两次，

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、负半周内均有大小相等、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

ud

T

u1

u2

id

i2

a

b

VT1

VT3

VT2

VT4

R

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~αα~ππ~π+απ+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