单相交流调压电路仿真设计

目录

一、单相交流调压电路（电阻负载） (1)

1 原理图 (1)

2 建立仿真模型 (1)

3 仿真波形 (3)

4 小结 (5)

二、单相交流调压电路（阻感负载） (6)

1 原理图 (6)

2建立仿真模型 (6)

3 仿真波形 (7)

4 小结 (8)

一、 单相交流调压电路（电阻负载）

1 原理图

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。

图1 -1单相交流调压电路的电路（电阻负载）原理图

2 建立仿真模型

根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2 单相交流调压电路电路（电阻负载）的MATLAB 仿真模型

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。

图1-3 仿真时间参数

电源参数，如图1-4。

图1-4 交流电源参数

触发脉冲参数设置，如图1-5、1-6。

图1-5 触发脉冲参数

图1-6 触发脉冲参数

3 仿真波形

设置触发脉冲α分别为0°、60°、120°、180°。与其产生的相应波形分别如图1-6、图1-7、图1-8、图1-9。在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。

图1-6 α=0°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果

图1-7 α=60°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果

图1-8 α=120°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果

图1-9 α=180°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果

4 小结

在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管Ug1承受正向电压，在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流Id，负载上有输出电压和电流。

在ωt=π时刻，U2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为0。

在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管Ug2承受正向电压，在ωt=α+180度处触发晶闸管Ug2，Ug2导通，而Ug1受反向电压，晶闸管不导通到电压电源U2的下个周期的正半波，脉冲在ωt=2π+α处又触发Ug1晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流有加在负载上，如此不断反复。

二、单相交流调压电路（阻感负载）

1 原理图

图2-1为阻感负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负

上。当电源电压反向过零时，由于负载电载电阻R与电感L串联接到交流电源U

2

感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角α的大小不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，α的最大变化范围0°<=α<180°，正负半周有相同的α角。如图2-1。

图2-1 单相交流调压电路（阻感负载）原理图

2建立仿真模型

利用Simulink软件对升压式直流斩波电路（Boost）进行仿真，如图2-2

图2-2 单相交流调压电路（阻感负载）的MATLAB仿真模型

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，

开始时间0结束时间10，如图1-3。

电源参数，，如图1-4。

触发脉冲参数，如图1-5、1-6。

3 仿真波形

设置触发脉冲α分别为0°、30°、150°。与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、图2-5。在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。

图2-3 α=0°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果

图2-4 α=30°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果

图2-5 α=150°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果

4 小结

单相交流调压电路带组感性负载时，随着触发角的增大，负载两端电流和电压波形的占空比逐渐减小。以上各图为电感值由0.01Ｈ增大到0.1Ｈ其他参数不变时得到的波形，由上图可以看到一个很明显的特点，不论触发角为多大，负载两端的电压和电流都出现大幅度阻尼振荡，说明电感值越大其储存的电能就越多，震荡也越强烈，对晶闸管和电源危害也很大，在实际应用中应保证负载的电感值在一定范围内。