整流电路仿真实验
实验一：单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真
一、 实验内容
掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设置；明确对触发脉冲的要求；观察在电阻负载、阻感负载和反电动势阻感负载情况下，控制角?取不同值时电路的输出电压和电流的波形。
二、 实验原理 1. 电阻性负载工作原理
在单相桥式全控整流电路中，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。 在u2正半周（即a点电位高于b点电位）， 若4个晶闸管均不导通，id=0，ud=0，VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角?处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
在u2负半周，仍在触发角?处触发VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。整流电路图如图1-1所示。
图1-1 单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路
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2. 阻感性负载工作原理
电路如图1-2所示，在u2正半周期触发角?处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。负载电感很大，id不能突变且波形近似为一条水平线。u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。
?t=?+?时刻，触发VT2和VT3导通，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换相，亦称换流。
图1-2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路
3. 反电动势阻感负载工作原理
当负载为蓄电池、直流电动机的电枢等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。|u2|>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。晶闸管导通之后，ud=u2，id=(ud -E)/R ，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度?停止导电，?称为停止导电角。当?
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图1-3 单相桥式全控整流电路带反电动势阻感负载时的电路
三、 实验步骤 1. 搭建实验电路图
根据实验原理图，在MATLAB/SIMULINK软件中，电力电子模块库建立相应的仿真模型，如图1-4、图1-5、图1-6所示。 1) 电阻性负载电路
图1-4单相桥式全控整流电路带电阻负载时的仿真模型
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2) 阻感性负载电路
图1-5单相桥式全控整流电路带阻感负载时的仿真模型
3) 反电动势阻感负载电路
图1-6单相桥式全控整流电路带反电动势阻感负载时的仿真模型
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2. 参数设置
交流电源U2：峰值（peak amplitude, V）= 100V
频率（Frequency, Hz）＝50
脉冲发生器1(ug1)：振幅（Amplitude）=1.1
周期（period, s）＝0.02
脉冲宽度（pulse width, % of period）＝0.001 滞后相位（phase delay, s）=0.003333
滞后相位=α/360×0.02（α为触发角，单位为角度）
脉冲发生器2(ug2)：振幅（Amplitude）=1.1
周期（period, s）＝0.02
脉冲宽度（pulse width, % of period）＝0.001 滞后相位（phase delay, s）=0.013333 (α=60?)
滞后相位=0.01+α/360×0.02（α为触发角，单位为角度）
晶闸管VT1、VT2、VT3和VT4 ：内部电阻（Resistance Ron ，Ohms）=0.001 电感经度（Inductance Lon ，H）=0
正向电压（Forward voltage Vf ，V）=0.8
阻尼器电阻（Snubber resistance Rs ，Ohms） =100 吸收电容（Snubber capacitance Cs ，F）=4.7e-6
负载中的RLC串连之路R：电阻值（resistance,ohms）=2
L：电感量（inductance,H）=10e-3 C：电容量（capacitance,F）=inf
负载中的反电势E：幅值（amplitude, V）=50
3. 波形调试
在α=0?、30?、60?、90?、120?时记录示波器给出的波形，将不同控制角时得到的Ud、 Id、UVT1、IVT1、UVT3、IVT3与理论波形相比较，进行分析。
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