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单相半波可控整流电路实验报告-1-单相半波可控整流电路实验报告班级：应电091组号：第1组组员：何俊敏王晓龙邵建敏陈大靠蔡泽军2011年9月17日单相半波可控整流电路实验报告-2-目录一.实验目的..............................................................................................................-3-二.实验内容..............................................................................................................-3-1.单相半波可控整流电路（电阻性负载）....................................................-3-1.1单相半波可控整流电路电路特点（电阻性负载）.........................-3-1.2单相半波可控整流电路结构（电阻性负载）.................................-4-1.3单相半波可控整流电路仿真模型及参数设置（电阻性负载）.....-4-1.4单相半波可控整流电路仿真波形（电阻性负载）.........................-6-1.5单相半波可控整流电路小结（电阻性负载）.................................-9-2.单相半波可控整流电路（阻-感性负载）..................................................-9-2.1电路结构与工作原理.......................................................................-10-2.2单相半波可控整流电路仿真模型及参数设置（阻-感性负载）.-11-2.3单相半波可控整流电路仿真波形（阻-感性负载）.....................-12-2.4单相半波可控整流电路小结（阻-感性负载）.............................-16-3.单相半波可控整流电路（阻感性负载加续流二极管）........................-16-3.1单相半波可控整流电路波形图（阻感性负载加续流二极管）...-16-3.2单相半波可控整流电路仿真模型（阻感性负载加续流二极管）-17-3.3单相半波可控整流电路仿真波形（阻感性负载加续流二极管）-18-3.4单相半波可控整流电路小结（阻感性负载加续流二极管）.......-22-三.实验总结............................................................................................................-24-单相半波可控整流电路实验报告-3-一.实验目的1）不同负载时，单相可控整流电路的结构、工作原理、波形分析和数量关系。2）在仿真软件Matlab中顺利实现单相半波可控电路的仿真实验，并查看其波形是否正确。二.实验内容1.单相半波可控整流电路（电阻性负载）电阻性负载的特点是电压与电流成正比，波形同相位，电流可以突变。另外，在分析电路工作原理前，首先假设：开关元件是理想的，即开关元件（晶闸管）导通时，通态压减为零，关断时电阻为无穷大；变压器是理想的，即变压器漏抗为零，绕组的电阻为零，励电流为零。1.1单相半波可控整流电路电路特点（电阻性负载）1）变压器Tr起变换电压和隔离的作用。2）在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，电源电压过零，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，uAK＜0，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直到电源电压u2的下一周期。直流输出电压ud和负载电流id的波形相位相同。4）通过改变触发角α的大小，直流输出电压ud的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然α=180º时，Ud=0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波”整流。单相半波可控整流电路实验报告-4-1.2单相半波可控整流电路结构（电阻性负载）图1-1单相半波可控整流电路电路1.3单相半波可控整流电路仿真模型及参数设置（电阻性负载）根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图1-2图1-2单相半波可控整流电路仿真原理图（电阻性负载）单相半波可控整流电路实验报告-5-电源参数：频率50hz，电压100v，如图1-3图1-3单相半波可控整流电路电源参数设置脉冲参数：振幅3V，周期0.02，占空比50%，时相延迟α/360*0.02，如图1-4图1-4单相半波可控整流电路脉冲参数设置单相半波可控整流电路实验报告-6-1.4单相半波可控整流电路仿真波形（电阻性负载）设置触发脉冲α分别为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°。与其产生的相应波形分别如图1-5、图1-6、图1-7、图1-8、图1-9、图1-10、图1-11。图1-5触发脉冲α=0°图1-6触发脉冲α=30°单相半波可控整流电路实验报告-7-图1-7.触发脉冲α=60°图1-8.触发脉冲α=90°单相半波可控整流电路实验报告-8-图1-9.触发脉冲α=120°图1-10.触发脉冲α=150°单相半波可控整流电路实验报告-9-图1-11.触发脉冲α=180°1.5单相半波可控整流电路小结（电阻性负载）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压而关，负载电流为零。3）在电源电压负半周（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的下一个周期的正半波，脉冲ug在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加载在负载上，如此不断重复。2.单相半波可控整流电路（阻-感性负载）单相半波阻-感性负载整流电路，当负载中感抗远远大于电阻时称为阻-感性负载，属于阻-感性负载的有电机的励磁线圈和负载串联电抗器等。阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。单相半波可控整流电路实验报告-10-2.1电路结构与工作原理单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路图和原理波形图，如图2-1所示：LRu1u2TiduTuLuRudVT图2-1单相半波可控整流电路（阻-感性负载）工作原理：（1）在ωt=0~α期间：晶闸管阳-阴极间的电压uAK大于零，此时没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。（2）在ωt=α时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电源电压u2加到负载上，输出电压ud=u2。由于电感的存在，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。（3）在ωt=ωt1~ωt2期间：输出电流id从零增至最大值。在id的增长过程中，电感产生的感应电势力图限制电流增大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分为电感的储能。（4）在ωt=ωt2~ωt3期间：负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。（5）在ωt=π时，交流电压u2过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电压uAK仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周，即ωt=2π+α时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。单相半波可控整流电路实验报告-11-2.2单相半波可控整流电路仿真模型及参数设置（阻-感性负载）单相半波可控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图，如图2-2所示：图2-2单相半波可控整流电路（阻-感性负载）仿真原理图电源参数：频率50hz，电压100v，如图2-3图2-3.单相半波可控整流电路电源参数设置单相半波可控整流电路实验报告-12-脉冲参数：振幅3V，周期0.02，占空比50%，时相延迟α/360*0.02，如图2-4图2-4.单相半波可控整流电路脉冲参数设置2.3单相半波可控整流电路仿真波形（阻-感性负载）设置触发脉冲α分别为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°。与其产生的相应波形分别如图2-5、图2-6、图2-7、图2-8、图2-9、图2-10、图2-11。当延迟角α=0°时，波形图如图2-5所示图2-5α=0°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图单相半波可控整流电路实验报告-13-当延迟角α=30°时，波形图如图2-6所示图2-6α=30°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图当延迟角α=60°时，波形图如图2-7所示图2-7α=60°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图单相半波可控整流电路实验报告-14-当延迟角α=90°时，波形图如图2-8所示图2-8α=90°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图当延迟角α=120°时，波形图如图2-9所示图2-9α=120°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图单相半波可控整流电路实验报告-15-当延迟角α=150°时，波形图如图2-10所示图2-10α=150°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图当延迟角α=180°时，波形图如图2-11所示图2-11α=180°单相半波可控整流电路（阻-感性负载）波形图单相半波可控整流电路实验报告-16-2.4单相半波可控整流电路小结（阻-感性负载）由于在实际生活中有很多负载是电感性负载，如直流电动机的绕组、电磁离合器的线圈、电磁铁等，它们既含有电阻又含有电感，且电感量较大。由于电磁感应作用，当通过电感元件L的电流发生变化时，在电感中产生阻碍电流变化的感应电动势，将使电流的变化总是滞后于外加电压的变化。因此，可控整流电路带有电感性负载时，其工作情况与电阻性负载不同。3.单相半波可控整流电路（阻感性负载加续流二极管）在电源电压正半波，电压u2＞0，晶闸管uAK＞0。在ωt=α处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流id，负载上有输出电压和电流，此间续流二极管VD承受反向阳极电压而关断。在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管VD导通续流，此时电压u2＜0，u2通过续流二极管VD使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极管的管压降，如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使id连续，且id波形近似为一条直线。3.1单相半波可控整流电路波形图（阻感性负载加续流二极管）单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路图和原理波形图如3-1所示：单相半波可控整流电路实验报告-17-图3-1单相半波可控整流电路电路（阻感性负载加续流二极管）3.2单相半波可控整流电路仿真模型（阻感性负载加续流二极管）图3-2电路原理图电源参数：电压100V频率50HZ单相半波可控整流电路实验报告-18-图3-3电源参数设置脉冲参数：振幅3V，周期0.02，占空比50%，时相延迟α/360*0.02，如图3-4图3-4脉冲参数设置3.3单相半波可控整流电路仿真波形（阻感性负载加续流二极管）设置触发脉冲α分别为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°。与其产生的相应波形分别如图3-5、图3-6、图3-7、图3-8、图3-9、图3-10、图3-11。单相半波可控整流电路实验报告-19-图3-5触发脉冲α=0°图3-6触发脉冲α=30°单相半波可控整流电路实验报告-20-图3-7触发脉冲α=60°单相半波可控整流电路实