单相交流调压电路(电阻负载)

实验一：单相交流调压电路(电阻负载)

一、 实验容

对单相交流调压电路的原理能够理解，并能够通过MATLAB 仿真得出当α为不同角度时的仿真波形。最后通过分析仿真波形来了解单相交流调压电路（电阻负载）的工作情况。电路模型由交流电源、反并联的两个晶闸管、触发模块、电阻负载组成。

单相交流调压电路（电阻负载）如图1-1所示。我所要分析的问题是α为不同值时，输出电压及电流的波形变化。

图1-1

二、 实验原理

图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。在交流电源的正半周αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。负载端电压U 为下图所示斜线波形。这时负载电压U 为正弦波的一部分，宽度为（απ-），若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2，则负载电压U 的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随α角而改变，从而实现交流调压。

三、 实验步骤

在MATLAB 新建一个Model ，命名为zuxingfuzai ，同时模型建立如下图所示

图1-2 电阻负载的电路建模图

四、仿真结果

仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.06，其他的选项为默认设置。

模型参数设置

参数设置为频率（Frequency）为50Hz，电压幅值100V，“measurements”测量选“V oltage” 其他为默认设置，如图所示

触发信号uG1参数设置：幅值（Amplitude）电压为12V；周期（Period）为0.02s；占空比（Pulse Width）为40%；时相延迟（Phase delay）为（α*0.02/360）其他为默认设置，如图所示。

触发信号uG2参数设置：幅值（Amplitude）电压为12V；周期（Period）为0.02s；占空比（Pulse Width）为40%；时相延迟（Phase delay）为【（α+180）*0.02/360】。其他为默认设置脉冲信号发生器相位相差180，如图所示。

晶闸管参数设置：晶闸管Thyristor_VT1、Thyristor_VT2不勾选“Show measurement port” 其他均为默认设置

RLC元件参数设置：电阻（Resistance）R=10Ω，电感（Inductance）H=0H，电容（Capacitance）C=inf，其他设置选项默认设置。

设置Pulse1触发脉冲角α1分别为0°、30°、60°、90°、120°Pulse2触发脉冲角α2对应为180°、210°、240°、270°、300°产生的相应波形分别如图所示。

说明：第一列为电源电压u1。第二列为脉冲信号Ug1波形，第三列为脉冲信号Ug2波形，第四列为负载电流i0波形，第五列为电压u0波形，第六列为晶闸管两端电压u VT波形。

当α=0°电阻负载时的仿真波形如下：

当α=30°电阻负载时的仿真波形如下：

当α=60°电阻负载时的仿真波形如下：

当α=90°电阻负载时的仿真波形如下：

当α=120°电阻负载时的仿真波形如下：

小结：有以上的这些波形图可以知道，当为电阻负载时，移相角ɑ围为0至180度，当移相角ɑ大于180°时，输出的电压u0、电流i0和晶闸管两端的电压uVT 在没有什么变化。

实验二：单相交流调压电路（阻感负载）

一．实验容

对单相交流调压电路的原理能够理解，并能够通过MATLAB仿真得出当α为不同角度时的仿真波形。最后通过分析仿真波形来了解单相交流调压电路（阻感负载）的工作情况。电路模型由交流电源、反并联的两个晶闸管、触发模块、电阻负载、电感组成。

图2-1

单相交流调压电路（阻感负载）如图2-1所示。我所要分析的问题是α为不同值时，输出电压及电流的波形变化。

二、实验原理

当电源电压U2在正半周时，晶闸管VT1承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管VT1没有导通，在α时刻来了一个触发脉冲，晶闸管VT1导通，晶闸管VT2在电源电压是正半周时承受反向电压截止，当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能马上为零，随着电源电流下降过零进入负半周，电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管VT1关断。

当电源电压U2在负半周时，晶闸管VT2承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管VT2没有导通，在π+α时刻来了一个触发脉冲，晶闸管VT2导通，晶闸管VT1在电源电压是负半周时承受反向电压截止，当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能马上为零，随着电源电流下降过零进入负半周，电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管VT2关断。

三、实验步骤

在MATLAB新建一个Model，命名为zuganfuzai，同时模型建立如下图所示

图2-2 阻感负载的电路建模图

五、仿真结果

在交流电源U1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的触发延迟角ɑ进行控制，使得输出电压波形为正弦电压的一部分，从而实现调节输出电压的目的，负载阻抗角φ=arctan(ωL/R),负载电压相位滞后于晶闸管输出电压相位φ，把ɑ=0°的时刻定在电源电压过零的时刻，显然阻感负载下稳态时ɑ的移相围为φπ。仿真参数：仿真参数设置如电阻负载各项设置，无疑不同的是电感的参数设置。电感参数设置如下：

设置Pulse1触发脉冲角α1分别为0°、30°、60°、90°、120°Pulse2触发脉冲角α2对应为180°、210°、240°、270°、300°产生的相应波形分别如图所示。

说明：第一列为电源电压u1。第二列为脉冲信号Ug1波形，第三列为脉冲信号Ug2波形，第四列为负载电流i0波形，第五列为电压u0波形，第六列为晶闸管两端电压u VT波形。

当α=0°电阻负载时的仿真波形如下：