电力电子技术实验报告实验名称：单相半波可控整流电路的仿真与分析班级：自动化091组别：08成员：金华职业技术学院信息工程学院年 月 日目录一. 单相半波可控整流电路（电阻性负载） 错误!未定义书签1. 电路的结构与工作原理 82. 单相半波整流电路建模 错误!未定义书签3. 仿真结果与分析 54. 小结 8二. 单相半波可控整流电路（阻-感性负载） 错误!未定义书签1. 电路的结构与工作原理 错误!未定义书签2. 单相半波整流电路建模 错误!未定义书签3. 仿真结果与分析 错误!未定义书签4. 小结 错误!未定义书签三. 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管） 错误!未定义书签1. 电路的结构与工作原理 错误!未定义书签2. 单相半波整流电路建模 错误!未定义书签3. 仿真结果与分析 错误!未定义书签4. 小结： 错误!未定义书签四. 总结： ••错误!未定义书签图索引图1单相半波可控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图 1图2单相半波可控整流电路（纯电阻负载）的MATLAB仿真模型..错误!未定义书签 图3 a=30单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）....错误!未定义书签。
图4 a=45单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）....错误!未定义书签图5 a=90单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）....错误!未定义书签 图6 a=120单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）...错误!未定义书签图7 a=180单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载） 错误!未定义书签图8单相半波可控整流电路（阻-感性负载）的电路原理图 错误!未定义书签图9单相半波可控整流电路（阻-感性负载）的MATLAB仿真模型..错误!未定义书签图10 a=30单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）..错误!未定义书签图11 a=60单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）..错误!未定义书签图12 a=90单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载）..错误!未定义书签图13 a=120单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载） 错误!未定义书签图14单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）的电路原理图错误!未定义 书签图15单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）的MATLAB仿真模型错误！ 未定义书签图16 a=30单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载加续流二极管）错误！未 定义书签。
图17 a=60单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载加续流二极管）错误!未定 义书签图18 a=90单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载加续流二极管）错误！未 定义书签图19 a=120单相半波可控整流电路仿真结果（阻-感性负载加续流二极管）错误!未 定义书签单相半波可控整流电路仿真建模分析一、 单相半波可控整流电路（电阻性负载）1. 电路的结构与工作原理1.1电路结构若用晶闸管T替代单相半波整流电路中的二极管D，就可以得到单相半 波可控整流电路的主电路，如图1-1电路图所示设图中变压器副边电压 史 为50HZ正弦波，负载与为电阻性负载IdUtItVTUsRdUd图1单相半波可控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图01.2工作原理：(1) 在电源电压正半波(0〜n区间)，晶闸管承受正向电压，脉冲uG在3t=a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2) 在3t=n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 电流为零3) 在电源电压负半波(丸〜2n区间)，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没 有输出电压，负载电流为零。
4) 直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG在3t=2n + a处又触发晶闸管，晶 闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复1.3基本数量关系a. 直流输出电压平均值U = —^― j2U sin ®td (①t)= ―乌 %d 2兀a 2 兀 2=0.45U21 + cos a2b. 输出电流平均值I = 土 = 0.45 U .上竺箜 d R R 2c. 负载电压有效值■ sin 2 a 兀一aU = U + —^d. 负载电流有效值T U 'sin 2a 兀一 aI = —、' + R 4兀 2兀e. 晶闸管电流平均值I = 土 = 0.45 UdT R R1 + cos a22. 单相半波可控整流电路建模2.1模型参数设置a. 晶闸管模型参数设置建立一个新的模型窗口，打开电力电子模块组，复制一个晶闸管到模型 窗口中；打开晶闸管参数设置对话框，设置 Ron=0.001 Q，Lon=0H， Uf=0.8V； Ic=0A，Rs=10Q，Cs=4.7e-6F如图所示b. 打开电源模块组，复制一个电压源模块到模型窗口中，打开参数设置 对话框，设置为：幅值5V，初相位0，频率是50HZ的正弦交流电。
如 图所示c. 打开元件模块组，复制一个串联RLC元件模块到模型窗口中，打开参数设 置对话框，把RLC里的电感设置为0，电容设置为inf，电阻设置为1.2 Q如图所示d. 打开测量模块组，复制一个电压测量装置以测量负载电压Ud波形e. 打开测量模块组，复制一个电流测量装置以测量负载电流Id波形f. 打开测量模块组，复制一个电压测量装置以测量变压器副边电压U2波形g. 打开测量模块组，复制一个电压测量装置以测量晶闸管两端电压Ut波形h. 把脉冲发生器的输出口接到示波器上以测量脉冲波形i. 打开Sinks模块组，复制一个示波器装置以显示电路中各物理量的变化关系，General Data history并按要求设置输入端口的个数如图所示1 1S可Tip; try riglit clicking an axesAxesNumber of axes: 5]flosrting scopeTime range: 0.2CancelHelp示波器参数设置5个输入端j.建立给晶闸管提供触发信号的同步脉冲发生器(Pulse Generater)模型参数 设置为：脉冲幅值为4V，周期为0.02s，脉宽占整个周期的10%，相位 延迟(1/50) * (30/360) s=1/600s (即 a =30°)或者（1/50） * （45/360） s=1/400s （即 a=45°）。
或者（1/50） * （90/360） s=1/200s （即 a=90°）’或者(1/50) * (120/360) s=2/300s (即 a =120°)如图所示脉冲发生器参数设置2.2全部模块完美连接后，可以得到仿真电路如图所示图2单相半波可控整流电路（纯电阻负载）的MATLAB仿真模型3仿真结果与分析下列所示波形图中，从上到下分别代表变压器副边U2上的电压波形、脉冲 的波形、电阻上的电压波形、电阻上的电流波形、晶闸管VT上的电压波形下 列波形分别是延迟角a为30°、45°、90°、120° , 180°时的波形变化a. 当延迟角a =30°时，波形图如图所示：图3 a=30°单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）当延迟角a=45时，波形图如图所示：图4 a=45°单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）c.当延迟角a =90°时，波形图如图所示图5 a =90°单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）d.当延迟角a=120°时，波形图如图所示：图6 a=120单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）e.当延迟角a=180°时，波形图如图所示：图7 a=180单相半波可控整流电路仿真结果（纯电阻负载）4小结在此试验中，我们可以看出通过改变触发角a的大小，直流输出电压，负载上的输出电 压波形都发生变化，显然a=180。
时，平均电压U^ =0由于晶闸管只在电源电压正半波（0-）区间内导通，输出电压"，为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称半波整流单相半波可控整流电路中的输出电压与电流的波形相同，由于是电阻负载，电阻对电流没有 阻碍作用，没有续流的作用，不会产生反向电流，晶闸管的电压没有负值电力电子变流技术的理论计算比较繁琐且很难得到准确的计算结果，从上述系统仿真结 果波形可以看出，利用仿真软件进行仿真，波形准确、直观，利用该方法还能对非常复杂的 电路、电力电子变流系统进行建模仿真二、单相半波可控整流电路（阻一感性负载）1.电路的结构与工作原理1.1电路结构图8单相半波可控整流电路（阻一感性负载）电路原理图波形图1.2工作原理在3t=0〜a期间：晶闸管阳-阴极间的电压UAK大于零，此时没有触发信号，晶闸 管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零在3t=a时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电源电压U2加到负载上，输 出电压ud= U2由于电感的存在，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升在3t=E1〜3t2期间：输出电流id从零增至最大值在id的增长过程中，电感 产生的感应电势力图限制电流增大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分 为电感的储能。
在3t=3t2〜3t3期间：负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释 放能量，企图维持电流不变在3t二n时，交流电压U2过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电 压uAK仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热 能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反 压作用下而截止直到下一个周期的正半周，即3t=2n + a时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已2、单相半波可控整流电路建模单相半波可控整流电路（阻一感性负载）仿真电路的建模大体和单相半波可控整流电路（电阻性负载）一样2.1模型参数设置有部分参数做了调整（如下）：a.打开晶闸管参数设置对话框，设置Ron=0.001Q，Lon=0H，Uf=0.8V，Ic=0A，Rs=20Q，Cs=4.7e-6F如图所示晶闸管的参数表b. 找到RLC元件模块，打开参数设置对话框，把RLC里的电感设置 为0.002，电容设置我inf，电阻设置为1.2Q以此可以得到阻一感性 负载）如图所示阻一感性负载参数2.2全部模块完美连接后，可以得到仿真电路如图所示图9单相半波可控整流电路（阻一感性负载）MATLAB仿真模型3仿真结果与分析下列所示波形图中，分别代表变压器副边U2上的电压波形、脉冲的波形、电阻上的电压波 形、电阻上的电流波形、晶闸管VT上的电压波形。
下列波形分别是延迟角a为30°、60°、 90°、120°时的波形变化a.当延迟角a =30°时，波形图如图所示:图10 a=30。