Matlab Simulink 电力电子仿真-单相桥式全控整流电路分析

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一、单相桥式全控整流

1电路拓扑

2.参数设置：

二、仿真分析

1.电阻负载

2.阻感负载

3.反电动势负载

三、总结

一、单相桥式全控整流

1电路拓扑

2.参数设置：

（1）电源参数：输入电压峰值50V，频率50Hz

二、仿真分析

1.电阻负载

晶闸管触发角α=0°～180°仿真波形如下图所示，随着触发角的不断增大，输出电压以及电流的平均值不断减小，最变为0。

标题

晶闸管触发角α=30°/90°/仿真波形如下图所示，分别为VT1、4驱动脉冲和输入电压相位图（a）、输入电压(b)、VT1电压电流（c）、输出电流(d)、VT2、3驱动脉冲（e）、输入电流（f）、VT2电压电流（g）、输出电压（h）。（从左至右、从上到下，后续顺序以及编号相同）

（1）晶闸管触发角α=30°

（2）晶闸管触发角α=90°

在电阻负载工况下，通过晶闸管触发角α=30°/90°/仿真波形可以看出：

a.VT1、4脉冲相同，VT2、3脉冲相同，VT1、VT2、脉冲相差180°，VT3、VT4、脉冲相差180°

b.阻性负载条件下输入/输出的电压、电流波形相同，幅值相差电阻的倍数，并且f(Uo)=2*f(Uin)

c.晶闸管在非理想情况导通时电压并不为0，导通压降0.8V（实际不同厂家的器件参数不一致）

d.晶闸管承受的最大反向电压为输入电压峰值，流经晶闸管电流的平均值为输出电流平均值的一半

导通角度与触发角之和为180°

e.变压器二次侧电流有效值等于输出电流有效值，变压器二次电流中无直流分量，即无直流磁化

f.晶闸管移相范围0°～180°（晶闸管移最大相角度对应输出电压平均值为0时的触发角）

2.阻感负载

晶闸管触发角α=0°-90°仿真波形如下图所示，随着触发角的不断增大，输出电压以及电流的平均值不断减小，最变为0。

晶闸管触发角α=30°/90°仿真波形如下图所示：

（1）晶闸管触发角α=30°

（2）晶闸管触发角α=90°

在阻感负载工况下，通过晶闸管触发角α=30°/90°仿真波形可以看出：

a.VT1、4脉冲相同，VT2、3脉冲相同，VT1、VT2、脉冲相差180°，VT3、VT4、脉冲相差180°

b.阻感性负载条件下，由于电感的存在，电流不能发生突变，输出电流近似为一条直线，其波动频

率与输出电压一致，并且f(Uo)=2*f(Uin)，输入电流为±180°矩形波，相位由触发角决定，有效值

与输出电流相同

c.晶闸管承受的最大反向电压为输入电压峰值，流经晶闸管电流的平均值为输出电流平均值的一半

，导通角度为180°，与触发角无关。

d.变压器二次侧电流有效值等于输出电流有效值，变压器二次电流中无直流分量，即无直流磁化

f.晶闸管移相范围0°～90°（晶闸管移最大相角度对应输出电压平均值为0时的触发角）

3.反电动势负载

晶闸管触发角α=30°，相关的波形图如下图所示，相比较于电阻负载下的波形图，电流波形幅值降低，并且输入电压绝对值大于反电动势时，晶闸管才能承受正压导通。

标题

为了克服输出电流断续的情况，一般在直流输出侧串联电抗器，减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间，晶闸管触发角α=30°，当电感量足够大可以使得晶闸管导通180°时，其输出波形与感性负载波形相同，幅值不同。

三、总结

从上述的仿真波形中可以看出不同负载特性波形差异比较大，因此在验证仿真时特需注意负载条件，不同负载特性对比如下表所示（电感较大）：

负载	电阻	阻感性	反电动势感性负载
导通角度	≤180°	180°	180°
移相范围	0°～180°	0°～90°	0°～90°
晶闸管最大电压	输入电压峰值	输入电压峰值	输入电压峰值
晶闸管平均电流	输出电流/2	输出电流/2	输出电流/2
变压器直流磁化	无	无	无
变压器二次侧电流有效值	输出电流有效值	输出电流有效值	输出电流有效值