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单相交流调压电路仿真

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一、单相交流调压电路(电阻负载) .......................... 错误!未定义书签。

1 原理图 ....................................................................... 错误!未定义书签。

2 建立仿真模型 ........................................................... 错误!未定义书签。

3 仿真波形 ................................................................... 错误!未定义书签。

4 小结 ........................................................................... 错误!未定义书签。

二、单相交流调压电路(阻感负载) .......................... 错误!未定义书签。

1 原理图 ....................................................................... 错误!未定义书签。

2建立仿真模型 ............................................................ 错误!未定义书签。

3 仿真波形 ................................................................... 错误!未定义书签。

4 小结 ........................................................................... 错误!未定义书签。

一、 单相交流调压电路(电阻负载)

1 原理图

图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R 串联接到交流电源U 2上。当电源电压正半周开始时出发VT1,负半周开始时触发VT2,形同一个无触点开关,允许频繁操作,因为无电弧,寿命特长。在交流电源的正半周αω=t 时,触发导通VT1,导通角为1θ= απ-;在负半周αω=t +π时,触发导通VT2,导通角为2θ= απ-。负载端电压U 为下图所示斜线波形。这时负载电压U 为正弦波的一部分,宽度为(απ-),若正负半周以同样的移相角α触发VT1和VT2,则负载电压U 的宽度会发生变化,那么负载电压有效值也将随α角而改变,从而实现交流调压。

图1 -1单相交流调压电路的电路(电阻负载)原理图

2 建立仿真模型

根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图,如图1-2。

图1-2 单相交流调压电路电路(电阻负载)的MATLAB 仿真模型

仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间结束时间如图1-3。

图1-3 仿真时间参数

电源参数,如图1-4。

图1-4 交流电源参数

触发脉冲参数设置,如图1-5、1-6。

图1-5 触发脉冲参数

图1-6 触发脉冲参数

3 仿真波形

设置触发脉冲α分别为0°、60°、120°、180°。与其产生的相应波形分别如图1-6、图1-7、图1-8、图1-9。在波形图中第一列波为触发脉冲波形,第二列波为晶闸管电压波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形。

图1-6 α=0°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果

图1-7 α=60°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果

图1-8 α=120°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果

图1-9 α=180°单相交流调压电路(电阻负载)仿真结果

4 小结

在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管Ug1承受正向电压,在ωt=α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。

在ωt=π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0。

在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管Ug2承受正向电压,在ωt=α+180度处触发晶闸管Ug2,Ug2导通,而Ug1受反向电压,晶闸管不导通到电压电源U2的下个周期的正半波,脉冲在ωt=2π+α处又触发Ug1晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流有加在负载上,如此不断反复。

二、单相交流调压电路(阻感负载)

1 原理图

图2-1为阻感负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R与电感L串联接到交流电源U2上。当电源电压反向过零时,由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化,故电流不能立即为零,此时晶闸管导通角α的大小不但与控制角有关,而且与负载阻抗角有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点,α的最大变化范围0°<=α<180°,正负半周有相同的α角。如图2-1。

图2-1 单相交流调压电路(阻感负载)原理图

2建立仿真模型

利用Simulink软件对升压式直流斩波电路(Boost)进行仿真,如图2-2

图2-2 单相交流调压电路(阻感负载)的MATLAB仿真模型

仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始

时间0结束时间10,如图1-3。

电源参数,,如图1-4。

触发脉冲参数,如图1-5、1-6。

3 仿真波形

设置触发脉冲α分别为0°、30°、150°。与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、图2-5。在波形图中第一列波为触发脉冲波形,第二列波为晶闸管电压波形,第三列波为负载电流波形,第四列波为负载电压波形。

图2-3 α=0°单相交流调压电路(阻感负载)仿真结果

图2-4 α=30°单相交流调压电路(阻感负载)仿真结果

图2-5 α=150°单相交流调压电路(阻感负载)仿真结果

4 小结

单相交流调压电路带组感性负载时,随着触发角的增大,负载两端电流和电压波形的占空比逐渐减小。以上各图为电感值由H增大到H其他参数不变时得到的波形,由上图可以看到一个很明显的特点,不论触发角为多大,负载两端的电压和电流都出现大幅度阻尼振荡,说明电感值越大其储存的电能就越多,震荡也越强烈,对晶闸管和电源危害也很大,在实际应用中应保证负载的电感值在一定范围内。》

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