单项交流调压调功电路建模仿真实训

目录前言 (2)1.主电路设计 (3)1.1.设计内容及技术要求 (3)1.2设计内容 (3)1.3.工作原理 (3)1.4.建模仿真 (9)2.仿真 (11)2.1.电阻性负载仿真波形 (11)2.1.1.波形分析 (16)2.2.阻感性负载（H=0.01） (16)2.2.1.波形分析 (20)2.3.阻感性负载（H=0.1） (20)2.3.1.波形分析 (23)3.触发电路的设计 (23)4.保护电路的设计 (25)4.1过电压的产生及过电压保护 (25)4.2.晶闸管的过电流保护 (26)5．设计体会 (27)参考文献 (28)前言本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。

由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载，如感应电动机或其它电阻电感混合负载等。

交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。

在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。

与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。

其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。

交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合，主要有灯光调节，温度调节（如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等），泵及风机等异步电动机的软起动，交流电机的调压调速，随电机负载大小自动调压，变压器初级调压（在高压小电流或低压大电流直流电源中，如采用晶闸管相孔整流电路，需要很多晶闸管串联或并联，若采用交流调压电路在变压器初级调压。

其电压电流值都比较合理，在变压器次级只要用二极管整流即可，从而达到减少体积、减低成本的目的）。

与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。

单相交流调压电路一、单相交流调压电路带电阻性负载实验内容及原理：单相交流调压电路带电阻性负载。

负载电流的波形与单相桥式可控整流电路交流侧电流一致，改变控制角α，可改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。

实验元器件及参数设定：交流电压源：峰值141.4V、频率50Hz。

晶闸管：Rn=0.001Ohm、Lon=0H、Vf=0.8、Rs=500Ohm、Cs=250e-9F。

负载：R=450Ohm、L=0H、C=inf。

脉冲发生块：Pulse设置为a/360*0.02，Pulse1设置为a/360*0.02+0.01。

仿真参数窗：ode23tb算法、相误差1e-3、仿真时间0.1s。

实验电路图：波形及其分析：<1> α=0度时曲线1：晶闸管电流，触发角为0，电源电压为正时，VT1导通，晶闸管电流与负载电流波形相同。

电源电压为负时，VT1关断，晶闸管电流为0。

曲线2：晶闸管电压，理论上讲，VT1导通和关断时的压降均为0，但由于存在内阻抗和反向关断压降，因此存在很小的正向和反向的晶闸管电压。

曲线3、曲线4：输出电流，输出电压。

晶闸管轮流导通，使电源电压全部加在负载上，电压波形与电源电压基本相同。

因为是阻感性负载，因此波形与电源电压间存在相位差。

曲线5：出发信号，触发角0度，相位差180度，脉冲宽度50%。

<2> α=60度时曲线1：晶闸管电流。

0—60度时，晶闸管关断，电流为0。

60度时，电流为擎住电流值。

60度以后导通，电流波形与负载电流相同。

曲线2：晶闸管电压。

0—60度时，电源电压加在晶闸管上，晶闸管电压波形与电源电压相同。

60度以后晶闸管导通，电压基本为0曲线3、曲线4：负载电流和负载电压。

0—60度时，晶闸管关断，负载电压为0。

60度以后晶闸管导通，负载电压波形与电源电压相同。

由于是电阻性负载，因此负载电流波形与电压大小不等，形状相同。

曲线5：触发脉冲。

触发角60度，相位差180度，脉宽50%。

单相交流调压电路仿真报告一、实验目的和要求1.加深对单相交流调压电路工作原理的理解；2.加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求；3.掌握单相交流调压电路MATLAB的仿真方法，会设置各个模块的参数。

二、实验模型和参数设置1.总模型图：2.参数设置晶闸管：Ron=1e-3,Lon=1e-6,Vf=0.8, Rs=500, Cs=250e-9.电源：Up=100*1.414, f=50Hz.脉冲发生器：Amplitude=1, period=0.02, Pulse Width=50两个脉冲发生器之间相位相差180度。

负载：R=450Ω。

三、波形记录和实验结果分析单相交流调压电路是一个很简单的交流-交流变流电路，在该模型中为了更清楚的分析波形和工作情况，我将负载设置为纯电阻负载，这样负载电流与负载电压波形相似。

通过分析可以很清楚的知道触发角的移相范围是0到。

当触发角为0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值。

随着触发角的增大，输出电压逐渐减小，直到触发角为时，输出电压为零。

此外，当触发角为0时，功率因数为1，随着触发角的增大，输入电流滞后于电压并且发生畸变，功率因数λ也逐渐降低。

具体的计算分析如下：负载电压有效值：负载电流有效值：晶闸管电流有效值：()()παπαπωωππα-+==⎰2sin 21d sin 21121o U t t U U R U I o o =())22sin 1(21sin 221121παπαωωππα+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎰R U t d R t U I T功率因数： παπαπλ-+====2sin 211o o 1o o U U I U I U S P。

单相交流调压电路仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真模拟，深入理解单相交流调压电路的工作原理和性能特点，掌握其电压调节原理和操作方法，提高对电力电子技术的理解和应用能力。

二、实验原理单相交流调压电路是通过控制开关器件的通断，调节输入交流电压的幅值和相位，以达到调节输出电压的目的。

根据控制方式的不同，单相交流调压电路可以分为斩波调压和相控调压两种。

本实验采用斩波调压方式。

斩波调压是通过控制开关器件的通断时间，调节输出电压的幅值。

当开关器件导通时，输出电压为输入电压；当开关器件关断时，输出电压为0。

通过调节开关器件的通断时间，可以改变输出电压的平均值，从而实现调节输出电压幅值的目的。

三、实验设备本实验使用MATLAB/Simulink软件进行仿真模拟，实验设备包括计算机、MATLAB/Simulink软件、电源模块、电阻器、电感器和开关器件等。

四、实验步骤1. 打开MATLAB/Simulink软件，新建一个仿真模型；2. 搭建单相交流调压电路的仿真模型，包括电源模块、电阻器、电感器、开关器件等；3. 设置仿真参数，如仿真时间、采样时间等；4. 启动仿真，观察并记录仿真结果；5. 分析仿真结果，包括输出电压的波形、相位、幅值等；6. 调整开关器件的通断时间，观察输出电压的变化，并分析斩波调压原理；7. 整理实验数据和波形，撰写实验报告。

五、实验结果与分析通过仿真模拟，我们得到了单相交流调压电路在不同开关器件通断时间下的输出电压波形。

从实验结果可以看出，当开关器件导通时间越长，输出电压的幅值就越高；当开关器件关断时间越长，输出电压的幅值就越低。

这个结果表明斩波调压原理是可行的。

此外，我们还观察了输出电压的相位变化。

当开关器件导通时，输出电压与输入电压同相位；当开关器件关断时，输出电压为0。

这说明斩波调压方式不会改变输出电压的相位。

六、结论与总结通过本次单相交流调压电路的仿真实验，我们深入了解了斩波调压电路的工作原理和性能特点，掌握了其电压调节方法和操作技巧。

目录一、单相交流调压电路（电阻负载） 11 原理图 12 建立仿真模型 13 仿真波形 34 小结 5二、单相交流调压电路（阻感负载） 61 原理图 62建立仿真模型 63 仿真波形 74 小结 8一、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U2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时，触发导通VT1，导通角为=；在负半周+时，触发导通VT2，导通角为=。

负载端电压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（），若正负半周以同样的移相角触发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0.0结束时间2.0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。

滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。

项目一交流-交流变换电路建模仿真实训班级：应电084 学号：40 号姓名：陈巧合一、单相交流调压电路（电阻性负载）（1）原理图两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过控制晶闸管就可控制交流电力。

每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值，如图1-1。

1VT 4VT 1u 2u du R 图1-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。

图1-2仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.1，如图1-3。

图1-3脉冲参数，振幅1V，周期0.02，占空比10%，时相延迟为30/180*0.01，滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。

30/180*0.01+0.01，如图1-4,、图1-5。

图1-4滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。

图1-5电源参数，频率50hz，电压100v，如图1-6。

图1-6晶闸管参数，如图1-7。

图1-7滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。

（3）仿真参数设置设置触发脉冲α分别为0°、60°、90°、120°。

与其产生的相应波形分别如图1-8图1-9图1-10图1-11。

在波形图中第一列波为晶闸管电流波形，第二列波为晶闸管压降波形，第三列波为电源电压波形，第四列波为负载电压。

图1-8图1-10滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。

图1-11图1-12（4）小结在交流电源u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压。

一、实训目的本次实训旨在通过实验，加深对单项交流电路原理的理解，掌握单项交流电路的基本分析方法，培养动手操作能力和分析解决问题的能力。

二、实训环境实训地点：实验室实训设备：交流电源、电阻、电容、电感、万用表、示波器等三、实训原理单项交流电路是指交流电路中只有一个电源的电路。

其基本原理如下：1. 交流电的电压和电流是随时间变化的，可以用正弦函数表示。

2. 交流电路中的电压、电流、电阻、电容、电感等物理量之间的关系可以用欧姆定律、基尔霍夫定律等电路基本定律进行分析。

3. 交流电路的功率计算与直流电路有所不同，需要考虑功率因数。

四、实训内容1. 交流电压和电流的测量（1）使用万用表测量交流电源的电压和频率。

（2）使用示波器观察交流电压和电流的波形。

2. 电阻、电容、电感的串联和并联电路分析（1）搭建电阻、电容、电感的串联电路，测量电路的电压、电流、功率等参数。

（2）搭建电阻、电容、电感的并联电路，测量电路的电压、电流、功率等参数。

3. 交流电路的功率计算（1）根据测量数据，计算电路的功率因数。

（2）根据功率因数，计算电路的有功功率和无功功率。

4. 交流电路的滤波和稳压（1）搭建滤波电路，观察滤波效果。

（2）搭建稳压电路，观察稳压效果。

五、实训过程1. 实验前准备（1）了解实训目的、原理和内容。

（2）熟悉实训设备的使用方法。

2. 实验操作（1）按照实验步骤搭建电路。

（2）使用万用表和示波器测量电路参数。

（3）根据测量数据，分析电路特性。

（4）完成实验报告。

3. 实验总结（1）总结实验过程中遇到的问题和解决方法。

（2）总结实验结果，分析电路特性。

六、实训结果1. 交流电压和电流的测量（1）交流电源的电压为220V，频率为50Hz。

（2）通过示波器观察，交流电压和电流的波形均为正弦波。

2. 电阻、电容、电感的串联和并联电路分析（1）串联电路中，电阻、电容、电感的电压分配符合欧姆定律。

（2）并联电路中，电阻、电容、电感的电流分配符合基尔霍夫定律。

目录前言 (2)1.主电路设计 (4)1.1.设计目的及任务 (4)1.2.设计内容及要求 (4)1.3.设计结果 (4)1.4.设计原理 (4)1.5.建模仿真 (8)2开环仿真 (11)2.1.电阻性负载仿真波形 (11)2.1.1.波形分析 (12)2.2.阻感性负载 (13)2.2.1.波形分析 (13)2.3.阻感性负载 (14)2.3.1.波形分析 (14)3.闭环控制的仿真 (14)3.1闭环控制的实现步骤 (14)3.2闭环控制下的仿真电路图 (15)3.2.1输出波形 (15)3.3谐波分析 (18)4．设计体会 (20)参考文献 (21)摘要本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。

由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载等。

交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。

在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。

与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。

其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。

以对单相交流调压电路的MATLAB闭环控制的仿真为例，介绍了基于MATLAB 的Simulink仿真中建立仿真模型的方法，以及如何利用仿真模型进行实际调压电路波形分析。

通过对比电路仿真结果和理论计算结果，二者完全吻合，论证了MATLAB中的Simulink仿真工具可以很方便地创建和维护一个完整的模型，评估不同算法和结构并验证系统性能。

关键词：交流；调压；晶闸管；闭环控制；仿真引言MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算工具，作为强大的科学计算平台，它几乎可以满足所有的计算要求。

第十节单相交流调压电路实训一、实训目的(1) 理解单相交流调压电路的工作原理。

(2) 理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。

(3) 了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。

(4) 熟悉单相交流调压电路故障的分析与处理。

二、实训所需挂件及附件三、实训线路及原理本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。

该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。

单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-15所示。

图中电阻R用450Ω（将两个900Ω接成并联接法），晶闸管则利用PDC-11上的反桥元件，交流电压、电流表由PDC01电源控制屏上得到，电抗器Ld从PDC-11上得到，用700mH。

图 3-15 单相交流调压主电路原理图四、实训内容(1) KC05集成移相触发电路的调试。

(2) 单相交流调压电路带电阻性负载。

(3) 单相交流调压电路带电阻电感性负载。

(4) 单相交流调压电路的排故训练。

五、实训方法(l) 单相交流调压电路故障的设置与分析请参考第二章有关内容(2) KCO5集成晶闸管移相触发电路调试用两根导线将PDC01电源控制屏“主电路电源输出”的220V 交流线电压接到PDC-13的“外接220V ”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。

调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。

(3) 单相交流调压带电阻性负载将PDC-11面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。

接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压U vT 的波形。