MATLAB课程设计-单相桥式全控整流电路的MATLAB设计.docx

限制系统仿真单相桥式全控整流电路（电阻性负载）在MAT1.AB软件中的仿真应用学生姓名班级成绩限制与机械工程学院2015年6月19日绪论Matlab以矩阵运算为基础,把计算可视化程序设计融合到了一个交互的工作环境中，可实现工程计算、算法探讨、建模和仿真、数据分析与可视化、科学和工程绘图、应用程序开发等功能.Simulink是Mat21ab所供应的用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成环境，是结合/框图界面和交互仿真实力的非线性动态系统仿真1：具.MatIab5.3与以前的MT1.B版本的最大区分就是增加了电力系统模块阵（PowerSystemBlockset）,能快速而精确地对电路与电力系统进行仿真。1990年MathWorkS软件公司为MatIab供应了新的限制系统模型图形输入与仿真工具SimUIink.作为对Mallab语言运算环境的扩展，在保持Matlab的一般性能基础上,Simulink乂增加了很多功能.它与Matlab与其工具箱结合运用，可以完全对连续系统、离散系统、连续和离散混合系统的动态性能进行仿真与分析.SimUlink与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、便利、敏捷的优点.Simulink供应了8个子模型库:COnIinUOUS（持续环节）、DiSCrete（离散系统）、FUnCIiOn&Tables（函数与图表）、Math（数学计算）、Nonlinear（非线形环节）、SignalSSystem（信号与系统）、Sink（输出方式）、SOUrCe（输入源）.在以上每个子模型库中还包含有相应的功能模块，如Source子模块中包含有SinCWave（正弦波）、PUISeGenerator（脉冲信号）、Slep（阶跃信号）等,Sink子模块中包含有SCOPe（示波器）、ToWOrkSPace（传送到工作空间）、XYGraPh（X-Y图表）等.Simulink供应了动态系统建模、分析和仿真的交互环境,能够实现交互建模、交互仿真,并允许用户扩展仿真环境等功能.Simulink的专用模型库（B】。CkSetS）供应了一些专用元件集，使得Simulink的功能进一步扩展。一、单相桥式全控整流电路（电阻性负载）工作原理.单相桥式全控整流电路（电阻性负载）如图1所示，电路由沟通电源、整流变压器、晶闸管、负载以与触发电路组成。我所要分析的问题是为不同值时，输出电压与电流的波形变更。图1其工作原理如下：（1）在u2正半波的（0a）区间，晶闸管YT1、YT4承受正向电压，但无触发脉冲,晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4=Ut2.3=l2u2（2）在u2正半波的（aj）区间，在3t=Q时刻，触发晶间管丫T1.YT4使其导通。（3）在u2负半波的（丸"+a）区间，在nn+a区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处;关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。（4）在u2负半波的（又+a2兀）区间，在3t=n+a时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b-VT3-R-VT2-a-T的二次绕组b流通,电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阴上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，旦波形相位相同。二、建立仿真模型与仿真实现1.参数设置在MT1.B工具箱的Electrical模块库中选取:ACVoltageSOUrCe（沟通电压源）模块，对其参数进行设置。如图2所示。图2在MAT1.AB工具箱PoWerEleCIrOniCS中选取:ThyriSIoN晶闸管）模块，对其参数进行设置。如图3所示。图3 在MAT1.AB.1：具箱SOUrCeS库中选取PUISeGeneraIor（脉冲发生器）模块，对其参数进行设置。如图4所示。通过变更PhaSedelay（相位延迟）变更限制角的不同。计算方法：例如：取=30°时，对应时间为I=O02*30/360=0.0212s,脉冲宽度用脉冲周期的百分比表示，取10%即可。图4 在.MAT1.AB工具箱Elements模块库中选取SeriesR1.CBranCh（串联R1.C支路）模块，对其参数进行设置。串联R1.C支路为纯电阻电路，即为集相桥式全控整流电路的电阻性负载状况，将电阻设置为2,如图5所示。图5 在MAT1.AB工具箱Sinks模块库中选取SCOPe（示波器）模块。 在MAT1.AB工具箱中Measurements模块库中选取CurrentMeaSUrement（电流测量）模块，改名为I,其参数设置为默认值。 在MAT1.AB工具箱中Measurements模块库中选取VoltageMeasurement（电压测量）模块，改名为,其参数设置为默认值。在MT1.B工具箱Sinks模块库中选取DelnUX（解复用）模块。2设计电路图将各元件根据原理图连线即可得到电路图模型。如下图图7所示。图7在触发脉冲为0。，30°,600,90",120°和180°下，示波器依次显示了Ug（触发信号）Uab（电源电压）lvt（晶间管电压）Ivt（晶闸管电流）Id（负载电流儿d（负载电压）波形图。=0。时，波形图如图8所示。=30<'时，波形图如图9所示。图9-60。时，波形图如图IO所示。图10a=90°时，波形图如图11所示。图11a=120°时,波形图如图12所示。图12a=180°时，波形图如图13所示。图13三、仿真结果分析与总结1、仿真结果分析从上面的仿真结果可以看出，仿真的结果与理论分析的结果基本一样：第一，带电阻负载时，电源电压过零时，晶闸管自然关断。其次，带电阻负载时，负载电阻电压与电流波形相同，成线性关系。2、总结单相桥式全控整流电路（电阻性负载）是典型单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必需成对以构成回路，负教为电阻性。单相桥式全控整流电路就是通过变更限制角a,变更负载上脉冲直流电压的平均值U1.,从而实现了可控整流。