单相交流调压电路

1一、单相交流调压电路（电阻负载）1原理分析如图1-1为纯电阻负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R串联接到交流电源U2上。当电源电压正半周开始时出发VT1，负半周开始时触发VT2，形同一个无触点开关，允许频繁操作，因为无电弧，寿命特长。在交流电源的正半周t时，触发导通VT1，导通角为1=；在负半周t+时，触发导通VT2，导通角为2=。负载端电压U为下图所示斜线波形。这时负载电压U为正弦波的一部分，宽度为（），若正负半周以同样的移相角触发VT1和VT2，则负载电压U的宽度会发生变化，那么负载电压有效值也将随角而改变，从而实现交流调压。图1-1单相交流调压电路的电路（电阻负载）原理图2建立仿真模型根据原理图用MATLAB软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。图1-2单相交流调压电路电路（电阻负载）的MATLAB仿真模型2仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。图1-3仿真时间参数电源参数，如图1-4。图1-4交流电源参数3触发脉冲参数设置，如图1-5、1-6图1-5触发脉冲参数图1-6触发脉冲参数43仿真波形设置触发脉冲α分别为0°、60°、120°、180°。与其产生的相应波形分别如图1-6、图1-7、图1-8、图1-9。图1-6α=0°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果图1-7α=60°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果图1-8α=120°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果5图1-9α=180°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果4小结4.1波形分析在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管两端电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。负载为电阻性负载，阻抗角为零，当触发角为零时即==0时，负载电流时连续的，当触发0时，电流不连续。说明=为电流连续的临界条件。负载电压和负载电流波形一致，随着触发角的增大，波形的占空比减小，当触发角为度时180°时，负载电压.电流波形为一条直线，由此可以说明单相交流调压电路带电阻性负载时的触发角α的取值范围为0°-180°。4.2结果分析触发角为零的时候晶闸管两端电压的波形在正负半周都是一条靠近X轴的直线，是因为电阻性负载在触发角为零的时候两个晶闸管是轮流导通的，其两端电压就是晶闸管的临界导通电压。6二、单相交流调压电路（阻感负载）1原理分析设负载的阻抗角为φ=arctan(wL/R)。如果用导线把晶闸管完全短接，稳态时负载电流应是正弦波，其相位滞后于电源电压u1的角度为φ。在用晶闸管控制时，由于只能通过出发延迟角α推迟晶闸管的导通，所以晶闸管的触发脉冲应在电流过零点之后，使负载电流更为滞后，而无法使其超前。为了方便，把α=0的时刻仍定义在电源电压过零的时刻，显然，阻感负载下稳态时α的移相范围为φ≤α≤π。如图2-1为阻感负载的单相调压电路。图中晶闸管VT1和VT2反并联连接与负载电阻R与电感L串联接到交流电源U2上。当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角α的大小不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，正负半周有相同的α角。图2-1单相交流调压电路（阻感负载）原理图2建立仿真模型利用Simulink软件对升压式直流斩波电路（Boost）进行仿真，如图2-27图2-2单相交流调压电路（阻感负载）的MATLAB仿真模型仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。电源参数，，如图1-4。触发脉冲参数，如图1-5、1-6。3仿真波形设置触发脉冲α分别为0°、60°、120°，电阻R=100Ω，电感L=0.551H，阻抗角为60°，与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、图2-5。图2-3α=0°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果8图2-4α=60°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果图2-5α=120°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果4小结4.1波形分析在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管两端电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。=时电流是连续的，时电流都不连续，在的时候，触发脉冲为窄脉冲，则电流不连续。由此说明=是电流连续的条件，并且在宽脉冲的触发的时候也可以得到连续的电流，其他情况下的电流都是不连续的。9随着触发角的增大，负载两端电流和电压波形的占空比逐渐减小。电流和电压有效值减小，由于电感的影响电流波形滞后于电压波形，这是因为电感的储能作用。当触发脉冲到来时，正向晶闸管导通，电压发生跳变，由于电感的作用，电流只能从零开始变化，同时电感开始储能。当电源电压变为负时正向晶闸管并不能关断，直到电感中的储能释放完，这就是负载两端电压和电流波形不一致的原因。并且可以知道触发角的取值为0°~180°。4.2结果分析在触发角为零的时候，在窄脉冲的触发下，晶闸管两端电压在正半周时基本为零，电流电压不连续，基本上没有负值，说明在的时候，在窄脉冲的触发下，只有晶闸管VT1导通，晶闸管VT2基本上是一直处于截止状态的。说明晶闸管只有在正向电压下加门极电流触发才能导通。