基于MATLAB的单相双半波可控整流电路仿真研究.docx

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基于MATLAB的单相双半波可控整流电路仿真研究

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王月爱+王勃

摘要：本研究利用MATLAB/Simulink软件的电气原理结构图建模方式，实现不同性质负载下的单相双半波可控整流电路的建模与仿真，通过分析与比较仿真波形，掌握单相双半波可控整流电路的工作原理与分析方法，得出有关电量与触发延迟角α的关系，理解不同负载特性下电量参数的数值关系。

关键词：单相双半波可控整流电路MATLAB仿真研究

1.引言

电力电子技术是有效使用电力电子器件、应用电路和设计理论及分析开发工具，实现多电能的高效能变换和控制的一门技术，包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。随着科学技术的发展，电力电子技术与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关，其应用越来越广泛，地位越来越重要。

电力电子器件是电力电子技术的基础，变流技术是其核心。变流技术即变换电路与控制技术，它的基本功能是实现交流和直流电能的互相变换。单相双半波可控整流电路属于交流-直流变换电路，可把交流电压变换为固定或可调的直流电压。

2.单相双半波可控整流电路的建模方法

单相双半波可控整流电路在学习时，先分析电阻性负载电路，再分析阻感性负载电路；先进行电路结构分析，分析不同性质负载下整流电路输出电压和电流的波形，再找出各相关电量基本数量关系。在采用MATLAB/Simulink软件进行仿真时，必须仿真出各种负载情况下的输出电压、输出电流、晶闸管两端的电压的波形，从而掌握单相双半波可控整流电路的特点和应用范围。

这里的单相双半波可控整流电路的建模与仿真，是采用与搭建实际实验电路相类似的方法，利用MATLAB/Simulink软件的电气原理结构图进行电路建模。具体是根据给定电路，选用Simulink和PowerSystem工具箱的元件库里对应电路元件，如搭建实际的实验电路一样的建模方式进行电路连接。

3.单相双半波可控整流电路建模与仿真

3.1电阻性负载电路建模与仿真

具体操作：先打开仿真参数窗口，选择odel5算法；再设置相对误差为le-3，设置仿真开始时间为0，设置仿真停止时间为0.08s。

负载参数的设置：L=OH，C=inf，R=1Ω（即是电阻性负载）。

图2中（a）、（b）、（c）分别是α=30°、60°、90°时的仿真波形，每个图中的三个波形分别对应输出电压Ud（v）、输出电流Id（A）、晶闸管VTl两端的电压Uakl（V）。

比较三种情况下的仿真波形，其电路仿真波形非常符合理论分析波形，触发角α可调整范围是0°～180°，改变α的数值，就是改变在每个周期内触发脉冲出现时刻，也随之改变输出电压和输出电流波形。若增大移相角α，输出电压和输出电流就减小，电能转换率也会降低。

3.2阻感性负载电路仿真

负载参数的设置：L=0.02H，C=inf，R=2Ω（即是阻感性负载）

从图4的仿真波形看，以上三种不同性质负载下的电路仿真结果，与理论计算和实验分析结果完全相符合。单相双半波可控整流电路的输出电压波形与单相全控桥式整流电路的一样，变压器不存在直流磁化问题。

3.结语

通过对单相双半波可控整流电路的建模与仿真，可直观比较不同电阻性负载电路和阻感性负载电路在不同α的值下的电路波形，进而分析得出有关电量与触发延迟角α的关系，计算不同负载特性下电量参数的数值关系。在电路应用时，考虑到滤波、无功补偿或用自关断器件组成可控整流电路等措施，以提高用电质量，减少对电网的公害。

参考文献：

[1]曾芳，朱益江.电力电子技术[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[2]徐丽娟.电力电子技术[M].北京：人民邮电出版社，2014.

[3]张志涌，杨祖樱.MATLAB教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2015.

基金项目：陕西国防工业职业技术学院科研项目“基于Simulink的电力电子变流电路模型设计的研究”

考试周刊2016年26期

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-全文完-