单相桥式全控整流电路仿真单相桥式全控整流电路如图1-1所示:图1-1单相桥式全控整流电路原理图电流由交流电源u1,整流变压器T,晶闸管VT1〜VT4,负载电阻R以及触发 电路组成在变压器二次电压u2的正半周触发晶闸管VT1和VT4,在u2的负 半周触发晶闸管VT2和VT3,在负载电阻上可以得到方向不变的直流24电,改 编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,设置模型参数和观测仿真结果等几 个主要阶段1■建立仿真模型(1) 首先建立一个仿真模型文件在MATLAB的彩电上点击FILE,选择再在弹 出菜单中选择MODEL,这时出现一个空白的仿真平台,在这平台上可以绘制电路 的仿真模型同时也可以在FILE菜单下给文件命名2) 提取电路元器件模块在仿真模型串口的菜单上调出模型库浏览器,在模型 库中提取适合的模块放到仿真平台上组成单相桥式整流电路的主要元器件有交流 电源,晶闸管,RLC负载等,提取元器件模块的路径元器件名称、提取元器件路径:交流电源 u2 Power system blockset'electrical sources'AC voltage source晶闸管 VT1〜VT4 Power system blockset'power electronics'thyristorRLC 串联电路 Power system blockset\elements\seriesRLC branch脉冲发生发生器 Simulink\sources\pulse generatorT 形节点 Power system blockset\connectors\T connector中性节点 Power system blockset\connectors\neutral(output)(3) 将电路元器件模块按单相整流的原理图连接起来组成仿真电路。
将元器件连接 组成仿真模型如图1-2M ulti metei[X/ nwte 10PulseipnwerguiUvt IvtPulse2ContinuousRAElf BavtVt4vt图1-2仿真模型图在SIMULINK模型库中没有专门的单相桥式整流触发器模型,这里使用了 2 个脉冲发生器来分别VT1和VT3, VT2和VT4的触发脉冲整流器的负载选用 了 RLC串联电路,可以通过参数设置来改变电阻,电感,和电容的组合模型中 使用了两种测量仪器,示波器(SCOPE)和多路测量器(MULTIMETER)示波 器可以观测它连接点上的波形,多路测量器可以接26受一些模块发出来的参数型号 并通过示波器观测2•设置模型参数设置模型参数是保证仿真准确和顺利的重要一步,有些参数由任务来规定,比 如此次仿真中的电源电压,电阻值等,有些参数是需要仿真来确定的1) 交流电压源u2,电压为220V,频率为50Hz,初始相位为0在电压设置中 要输入的是电压峰值,输入“220xsprt(2)”测量选择选中电压“voltage,”u2的数 据可以送入多路测量器如图1-3AC 200图1-3交流电源参数设置图(2) 晶闸管VT1〜VT4直接使用了模型的默认参数。
3) 负载RLC, R的值20, L的值0, C的值为inf,并在参数页最后的测量选 择中选择“voltage and current”,这样负载R的电压和电流可以通过多路测量器观测 如图1-4图1-4 RLC参数设置图(4) 晶闸管触发采用简单的脉冲发生器来产生,脉冲发生器周期T必须和交流电 源u2同步晶闸管的控制角a以脉冲的延迟时间t来表示t=aT/360°,其中a为 控制角,T=1/f,f为交流电源频率a=30°时的脉冲发生器参数设置如下表1-2表1-1脉冲发生器参数设置表项目脉冲发生器1脉冲发生器2Pulse typeTime-basedTime-basedAmplitude11Period0.02s0.02sPulse width0.0005s0.0005sPhase delay0.00167s0.000167s3•模型仿真模型仿真前设置仿真参数主要包括:开始时间,终止时间,仿真类型,以及相对误差,绝对误差步长大小要适中 般选可变步长(variable-step),仿真数值计算方法可选ode15, ode23,时间为0.06s如图1-5.ode45等,这里仿真数值计算方法选择了 ode45,仿真图1-5模型仿真参数设置图开始仿真,在仿真计算完成后即可通过示波器来观察仿真结果:(1)电阻负载时的仿真波形。
如图1-6为仿真时间中电源u2的波形负载的电流波形电,实现了整流因为是电阻负载,整流后的电压和电流波形相同,但是纵坐标的 标尺不同,电压的幅值Um=311V,电流的幅值I=155A,与计算结果Im=Um/R相同 如图1-8下部分和上部分分别为晶闸管VT1两端的电压和通过晶闸管VT1的电 流波形150 ! ■' ■! ! [ 100 : : : : 50 ? :- :- ; 0 i ' : i :并且通过比较可以看到晶闸管导通时晶闸管两段电压为零,在4个晶闸管都不导通 时(0.01s〜0.012s,0.02s〜0.022s区间),每个晶闸管承受u2/2电压,且晶闸管承受 的最好反向电压为电源电压的峰值311V,根据该电压和电流可以选择晶闸管的额定 参数。