基于simulink的单相桥式整流电路的仿真

基于simulink的单相桥式整流电路的仿真11电牵3班8号xx关键字：单相桥全控整流simulink本次实验主要为利用simulink中的块原件来构建电力电子中的一种基本整流电路——单相桥式全控整流电路，整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功能是将交流电变为直流电在整流电路的设计过程中，需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。如果通过实验来验证，需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤，这样使得设计耗资大，效率低，周期长。现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法，可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。Matlab是一种计算机仿真软件，它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。Simulink是基于框图的仿真平台，它挂接在Matlab环境上，以Matlab的强大计算功能为基础，用直观的模块框图进行仿真和计算。其中的电力系统（PowerSystem）工具箱是专用于RLC电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。以Matlab7.0为设计平台，利用Simulink中的PowerSystem工具箱来搭建整流电路仿真模型，设置参数进行仿真。一、单相桥式全控整流电路工作原理1、阻感负载的工作情况电路分析在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。ωt=π+α时刻，触发VT2和VT3，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。假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。2、基本数量关系晶闸管移相范围为90，因为当α＝90时，Ud＝0。整流电路输出平均电流Id和SCR的电流平均值IdT变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其相位由α角决定，有效值I2=Id。整流电路输出平均电压TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4cos9.0cos22)(dsin21222dUUttUURUIddddT21II二、在simulink中建立仿真模型1、模块调取打开matlab中的simulink，在电力系统（PowerSystem）中调取出单相交流电源、晶闸管、触发脉冲和RLC等相关模块。根据图示电路连接电路图v+-VoltageMeasurement1v+-VoltageMeasurementgmakThyristor3gmakThyristor2gmakThyristor1gmakThyristorSeriesRLCBranchScope1PulseGenerator1PulseGeneratorACVoltageSource2、各元件参数设置（1）、选择单相交流电源幅值141V，频率50Hz。（2）、触发脉冲触发脉冲1：幅值1V，周期0.02，脉冲宽度5％，相延迟0.0025s触发脉冲2：幅值1V，周期0.02，脉冲宽度5％，相延迟0.0125s（3）、晶闸管各参数保持不变，不用设置。（4）、RLC元件电阻设置为2,，电感设置为10e-3，电容设置为inf。（5）、电压检测模块无需设置。（6）、示波器设为4轴，时间范围为3个周期，即0.06秒。三、实验仿真设置好个参数后便可进行仿真。观察示波器中的波形后可选择autoscale键，调整波形。现需要对波形进行编辑，所以先把保存文件，并且把数据传入到工作空间中。再到matlab的工作空间中调出文件，然后对文件中的数据进行绘图，绘制四行一列的图形，在一个图中表现单相交流输入电压、两个输入脉冲以及阻感性负载的电压模型。然后对脉冲波形进行调整，因为绘出的脉冲波形与坐标轴线的上顶想重合，虽然是彩色，但还是调整为脉冲的形式比较好，可以通过编辑坐标轴进行调整，脉冲高度为1，则将坐标轴y轴调整为1.2。还可以调整各个图形的高度，增加图形的整体视觉效果。四、实验总结本次实验是第一次真正利用simulink进行仿真，通过上一次实验的摸索，大概熟悉了simulink里的模块原件。本次实验基于单相桥式整流电路的原理，利用simulink的平台，对相关参数进行设置后仿真。实验中出现了许多问题，例如在选取阻感性负载时，选择了电路图中常见的电阻图样的模块，而实际上是电力系统的线路，应该选择RLC元件，并且将电容设置为inf而不是0，因为inf表示无穷大，而电容值在分母中，所以电容一栏选择inf。对于电压有两个端无法用示波器直接检测所以要用一个电压检测模块。而晶闸管则按正常使用，对于另外的信号检测端则可用一个示波器检测即可。通过这次实验，更好的熟悉了simulink的工作平台，加强了对其相关模块的理解，为日后更好的运用此软件打下了坚实的基础。五、附图单相全控桥整流电路阻感负载的波形