单相桥式可控整流电路仿真

广东交通职业技术学院《电力电子技术》仿真实验指导书

仿真实验二单相桥式半控整流电路仿真

一、 实验目的

1． 熟悉单相桥式半控整流电路的工作原理。 2． 熟悉MATLAB软件中Simulink的使用方法。 二、 实验设备

安装有MATLAB7.0软件的计算机 1台 三、 电路原理图

单相桥式半控整流电路如图2-1所示。电路由交流电源、晶闸管、负载以及触发电路组成。改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。

图2-1单相桥式半控整流电路原理图

四、 建立仿真模型

1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，如图2-2所示。在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。

图2-2 仿真模型窗口

2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击

图标调出模型库浏览器，在

模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。组成单相桥式半控整流电路的元器件有交流电源、晶闸管、RLC负载。

广东交通职业技术学院《电力电子技术》仿真实验指导书

3．将电路元器件模块按单相整流的原理图连

课程设计说明书模板

题目:单相全控桥式晶闸管整流电路的设计

系 、 部： 电气与信息工程学院

学生姓名：

指导教师： 陆秀令 职称 教 授

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气本

完成时间：

摘 要

电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气工程及其自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。

它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。

电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好实验和课程设计，因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。

关键词： 电力电子技术；

单相桥式整流电路

整流电路

整流电压的平均值：U0

=1

02sin td( t) 2 0.9U2;

负载电阻中的直流电流（负载电流平均值）：I0=U0/RL=0.9U2/RL;

流过每个二极管的电流相等且等于负载平均电流的一半：ID=U1I0 0.452; 2RL

当D1,3导通时，在理想条件下，D2,4的阴极与a端是等电位点，D2,4的阳极与b端是等电位的点，因此其两端的最高反向工作电压即为交流电压u2的幅值U2m；D2,4导通时同理。二极管承受的最高反向电压：UDRM=U2M

2。这是作为选用二极管的依据。

滤波电路

电容滤波电路：

经电容滤波后的输出电压变得较为平滑，RLC的值越大，输出的波形越平滑，即为滤波效果越好，通常取：RLC 3 5 T/2 (T为交流电网电源的周期)

电容耐压值

Uc>2

负载上的直流电压平均值U0为 U0 1.2U2

滤波电路的两个主要性能指标：

（1） 文波系数：反应滤波的质量，越小滤波越好。

波纹系数=(脉动直流电压有效值/输出直流电压平均值)*100%

（2） 滤波电路的外特性：表明加上滤波电路后，负载的电压与电流的关系。

LC滤波电路：

整流输出的脉动电压，经仅由电容构成的滤波器滤波后，仍然有较大的波纹，为了进一步降

单相桥式整流电路

整流电路

整流电压的平均值：U0

=1

02sin td( t) 2 0.9U2;

负载电阻中的直流电流（负载电流平均值）：I0=U0/RL=0.9U2/RL;

流过每个二极管的电流相等且等于负载平均电流的一半：ID=U1I0 0.452; 2RL

当D1,3导通时，在理想条件下，D2,4的阴极与a端是等电位点，D2,4的阳极与b端是等电位的点，因此其两端的最高反向工作电压即为交流电压u2的幅值U2m；D2,4导通时同理。二极管承受的最高反向电压：UDRM=U2M

2。这是作为选用二极管的依据。

滤波电路

电容滤波电路：

经电容滤波后的输出电压变得较为平滑，RLC的值越大，输出的波形越平滑，即为滤波效果越好，通常取：RLC 3 5 T/2 (T为交流电网电源的周期)

电容耐压值

Uc>2

负载上的直流电压平均值U0为 U0 1.2U2

滤波电路的两个主要性能指标：

（1） 文波系数：反应滤波的质量，越小滤波越好。

波纹系数=(脉动直流电压有效值/输出直流电压平均值)*100%

（2） 滤波电路的外特性：表明加上滤波电路后，负载的电压与电流的关系。

LC滤波电路：

整流输出的脉动电压，经仅由电容构成的滤波器滤波后，仍然有较大的波纹，为了进一步降

三相桥式全控整流电路仿真

三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成(见图1-1）。6个晶闸管依次相隔600触发，将电源交流电整流为直流电。三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通(上桥臂和下桥臂各一个)，整流变压器采用三角形/星形联结。

图1整流电路原理图

三相桥式整流电路的仿真使用SimPowersystems模型库中的三相桥和触发器的集成模块，用它们组成的三相桥式整流电路的仿真模型如图2所示。在有的模型库中6-pulse thyristor bridge模块仍使用信号端，这时需要用psbupdate函数转换为电路端口6-pulse thyristor bridge模型没有测量端，需要时可打开其子电路，引出晶闸管的测量端口，模型中用多路测量Multimeter观察变压器和负载的电压电流波形，并且用RMS模块计算整流变压器二次电压的有效值，Mean Value模块计算整流器输出电压和电流的平均值， 用powergui模块进行谐波分析。

图2 三相桥

《电力电子技术》课程设计任务书

一、设计课题一

单相桥式整流电路设计

二、设计要求

1、单相桥式相控整流的设计要求为：

负载为感性负载,L=600H,R=500欧姆.

2、技术要求:

(1). 电网供电电压为单相220V；

(2). 电网电压波动为+5%－-10%；

(3). 输出电压为0～200V

在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思 维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读 及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。 课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。

在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力

前 言

随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中

电力电子课程设计单相桥式半控整流电路

摘要

电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0到180伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管与电力二极管。此外，还要用MATLAB对设计的电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进行分析。

关键词：半控 整流 晶闸管

电力电子课程设计单相桥式半控整流电路

目录

1 设计内容及要求................................................... 1 2 电路的设计及工作原理............................................. 2 3 元器件的选择..................................................... 4

3.1 晶闸管 ..................................................... 4

3.1.1 晶闸管的结构与工作原理................................ 4 3.1.2 晶闸管的选择

中北大学课程设计

说明书

单相双半波可控 整流电路的设计

学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

学生姓名： 闫强 学号： 1205044115 成绩

指导教师： 王忠庆

2015年 1 月

I

中北大学课程设计

任务书

学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 课程设计题目： 起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 学科部副主任：

闫强

计算机与控制工程学院 电气工程及其自动化

学 号： 1205044115

2014~2015 学年第 一 学期

单相双半波可控整流电路的设计 1月 4 日 ~ 1 月 16 日

德怀楼 王忠庆 刘天野

下达任务书日期: 2015 年 1 月 4 日

II

课 程 设 计 任 务 书

1．课程设计教学目的： 1）加深电力电子技术内容的理解。 2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。 2．课程设计的内容和要求（包括原始

一、 课程名称

PWM整流电路的仿真

二、 课程设计的内容，指标内容及要求，应完成的任务

本课程设计是要设计一个PWM整流电路，而我们选择设计单相全桥PWM整流电路，对于全桥电路来说，直流侧电容只要一个就可以了，交流侧电感和电阻是电路正常工作所必须的。我们设计的单相全桥PWM整流电路的具体设计内容如下：1、整流电路为单相全桥电路；2、整流变压器额定参数的计算；3、晶闸管（全控型器件）电压、电流额定的选择；4、电抗器电感值的计算；5、保护电路（缓冲电路）的设计；6、触发电路（驱动电路）的设计；7、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图；8、用MATLAB进行仿真，观察结果。

本课程设计的指标内容要求是要使设计出的PWM整流电路工作在整流状态，即交流侧电流Is与电压Us相位相同且超前于线电压Uab,从而能够达到整流目的。

应完成的任务是调节PWM控制电路和主电路里的各元件参数，从而使交流侧电流Is与电压Us相位相同且超前于线电压Uab，使电路工作在整流状态。

三、 设计方案选择及论证

设计方案的选择：我们选择的主电路是单相全桥电路其中全控型器件为电力MOSFET，控制电路为单极性PWM控制，控制方法为间接电流控制。

设计方案的论证：同SPWM逆变电路控制输出电压

中北大学课程设计

说明书

单相双半波可控 整流电路的设计

学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

学生姓名： 闫强 学号： 1205044115 成绩

指导教师： 王忠庆

2015年 1 月

I

中北大学课程设计

任务书

学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 课程设计题目： 起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 学科部副主任：

闫强

计算机与控制工程学院 电气工程及其自动化

学 号： 1205044115

2014~2015 学年第 一 学期

单相双半波可控整流电路的设计 1月 4 日 ~ 1 月 16 日

德怀楼 王忠庆 刘天野

下达任务书日期: 2015 年 1 月 4 日

II

课 程 设 计 任 务 书

1．课程设计教学目的： 1）加深电力电子技术内容的理解。 2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。 2．课程设计的内容和要求（包括原始