基于Matlab的单相半波可控整流电路的设计与仿真

信息工程学院课程设计报告书题目:基于Matlab的单相半波可控整流电路的设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年12月28日信息工程学院课程设计信息工程学院课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）设计题目基于Matlab的单相半波可控整流电路的设计与仿真设计技术参数1.晶闸管参数设置Ron=0.001Ω，Lon=0H，Uf=0.8V；Ic=0A，Rs=10Ω，Cs=4.7e-6F2.电源模块设置为：幅值220V，初相位0，频率是50HZ的正弦交流电3.RLC元件模块设置参数：负载R=1Ω，L=0H，根据需要相应的调整4.同步脉冲发生器（PulseGenerater）模型参数设置为：脉冲幅值为10V，周期为0.02s，脉宽占整个周期的30%，相位延迟（1/50）*（30/360）s=1/600s（即α=30°，后面参数60°、90°、120°相应的调整）设计要求熟悉整流电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。广泛收集相关技术资料。参考资料[1]王兆安、刘进军.电力电子技术西安[M].:机械工业出版社2009[2]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社,1994[3]赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京:清华大学出版社,1995[4]陈治明.电力电子器件基础[M].北京:机械工业出版社,1992[5]赵可斌,陈国雄.电力电子变流技术[M]..上海:上海交大出版社,1993[6]林渭勋,电力电子技术[M].,杭州:浙江大学出版社,1986[7]丁道宏.电力电子技术[M]..北京:航空工业出版社,1990[8]黄继昌.电子元器件应用手册[M].人民邮电出版社,20042014年12月28日信息工程学院课程设计信息工程学院课程设计成绩评定表学生姓名：学号：专业（班级）：课程设计题目：基于Matlab的单相半波可控整流电路的设计与仿真成绩：指导教师：年月日信息工程学院课程设计摘要电力电子技术是一门诞生和发展于20世纪的崭新技术，在21世纪仍将以迅猛的速度发展。以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。本次单相半波可控整流电路设计是基于MATLAB的系统仿真设计。本文是基于Matlab的单相半波可控整流电路的设计与仿真，通过对单相的单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路、单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路和单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路这三种进行电路设计和仿真，通过对仿真图形进行分析，了解这三种电路的工作原理和性能。关键字：MATLAB的系统仿真；可控整流电路；单相半波电路信息工程学院课程设计ABSTACTPowerelectronictechnologyisabirthanddevelopmentinthenewtechnologyofthe20thcentury,inthe21stcenturywillremainatthespeedofrapiddevelopment.Withthecomputerasthecoreinformationsciencewillbeoneofthescienceandtechnologyplayaleadingroleinthe21stcentury.ThesinglephasehalfwavecontrolledrectifiercircuitdesignisthedesignofsystemsimulationbasedonMATLAB.ThispaperisthedesignandSimulationofMatlabsinglephasehalfwavecontrolledrectifiercircuitbasedonsinglephase,bysinglephasehalfwavecontrolledrectifier(resistiveload)circuit,singlephasehalfwavecontrolledrectifiercircuit(resistiveinductiveload)circuitandsinglephasehalfwavecontrolledrectifiercircuit(resistanceofinductiveloadandfreewheelingdiode)circuitthethreecircuitdesignandsimulation,throughthesimulationgraphanalysis,understandtheworkingprincipleandperformanceofthethreecircuit.Keywords:MATLABsystemsimulation;controllablerectifiercircuit;singlephasehalfwavecircuit信息工程学院课程设计目录摘要...............................................................4关键字..........................................................4ABSTACT.............................................................5Keywords.......................................................51绪论..............................................................71.1半波整流简介.................................................71.2本文研究的内容..............................................71.3单相半波可控整流电路建模与基本参数..........................72单相半波可控整流电路（电阻性负载）...............................102.1电路的结构与工作原理.......................................102.2Matlab下的模型建立.........................................102.3仿真结果与波形图分析.......................................112.4小结.......................................................133单相半波可控整流电路（阻-感性负载）..............................143.1原理图.....................................................143.2Matlab下的模型建立.........................................143.3仿真结果与波形图分析.......................................153.4小结.......................................................174单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管)....................184.1电路的结构与工作原理.......................................184.2Matlab下的模型建立.........................................194.3仿真结果与波形图分析.......................................194.4小结.......................................................21总结..............................................................22致谢..............................................................23参考文献...........................................................24信息工程学院课程设计7/241绪论1.1半波整流简介变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率；整流电流的脉动成分太大，对滤波电路的要求高。只适用于小电流整流电路。1.2本文研究的内容本文研究的内容主要包括：(1)单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。(2)单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。(3)单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路的工作原理电路设计与仿真。1.3单相半波可控整流电路建模与基本参数因后面研究的三个单相半波可控整流电路的电路建模需要的一些基本参数是一样的，所以，将其放在本文的绪论部分，后边将不会一一列出，往后为各章节列出的将只有改变的模块的参数，这些参数设置如下：（1）建立一个新的模型窗口，打开电力电子模块组，复制一个晶闸管到模型窗口中；打开晶闸管参数设置对话框，设置Ron=0.001Ω，Lon=0H，Uf=0.8V；Ic=0A，Rs=10Ω，Cs=4.7e-6F。（2）打开电源模块组，复制一个电压源模块到模型窗口中，打开参数设置对话框，设置为：幅值50V，初相位0，频率是50HZ的正弦交流电。（3）打开元件模块组，复制一个串联RLC元件模块到模型窗口中，打开参数设置对话框，按仿真要求设置参数。（4）打开测量模块组，复制一个电压测量装置以测量负载电压。（5）打开测量模块组，复制一个电流测量装置以测量负载电流。（6）打开Sinks模块组,复制一个示波器装置以显示电路中各物理量的变化关系，并按要求设置输入端口的个数。（7）建立给晶闸管提供触发信号的同步脉冲发生器（PulseGenerater）模型。参数设置为：脉冲幅值为10V，周期为0.02s，脉宽占整个周期的30%，相位延迟（1/50）*（60/360）s=1/300s（即α=60°）。各个参数的设置如下图：信息工程学院课程设计8/24a)仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s：b)脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比30%，时相延迟（1/50）x（n/360）s：信息工程学院课程设计9/24c)电源参数，频率50hz，电压220v:d)晶闸管参数:信息工程学院课程设计10/242单相半波可控整流电路（电阻性负载）2.1电路的结构与工作原理(1)电路结构下图是单向半波可控整流电路原理图，晶闸管作为开关元件，变压器T起变换电压和隔离的作用。u1Tu2uGuTidRud单向半波可控整流电路（电阻性负载）(2)工作原理1)在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG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。2）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，负载电流为零。3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG在ωt=2π+