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什么是单相桥式整流电路?单相桥式整流在MATLAB仿真波形图,以及原理分析

什么是单相桥式整流电路:

电路采用四个二极管,相互连接成桥式结构。在交流输入电压下,利用二极管的电流导向作用U2的正半周,二极管D1、D3导通,D2、D4截止日期,负载RL上正下负输出电压;负半周内,恰恰相反,D1、D3截止,D2、D4导通,流过负载RL电流方向与前半周一致。因此,利用变压器的一个副边绕组和四个二极管,使得在交流电源的正、负半周内,整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。桥式整流的名称只表明电路连接方式为桥式连接方式。桥式整流二极管:常用的部件一般包装在四个单个二极管中,称为桥式整流二极管、整流桥或全桥二极管。

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单相桥式整流电路的工作原理:

单相桥式整流电路如图1所示(a)所示,图中Tr作为电源变压器,其功能是将交流电网电压vI成为整流电路所需的交流电压 ,RL需要直流供电的负载电阻,四个整流二极管D1~D4接成电桥,故称桥式整流电路。

单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见,二极管采用理想模型,即正导电阻为零,反向电阻为无限大。

在v在2的前半周,电流从变压器副边线圈的上端流出,只能通过二极管D1流向RL,再由二极管D因此,三流回变压器D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止日期。在负载上产生上正下负极性的输出电压。其电流通路可用图1(a)中实线箭头表示。

在v2的负半周,其极性与图表相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能通过二极管D2流向RL,再由二极管D因此,4流回变压器D1、D3反偏截止,D2、D4正向导通。电流通过。RL与正半周时相同,产生的电压极性仍然是上正下负其电流通路如图1所示(a)中虚线箭头所示。

综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性,将变压器副边电压的正极端连接到负载电阻的上端,负极端连接到负载电阻的下端,使负载总能得到单向脉动电压。

根据以上分析,桥式整流电路的工作波形如图2所示。从图中可以看出,通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。

桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压小,管道承受的最大反向电压低。同时,由于电源变压器在正负半周内有电流供应负载,电源变压器得到充分利用,效率高。因此,该电路在半导体整流电路中得到了广泛的应用。电路的缺点是二极管应用较多,但市场上已经出售了整流桥,如QL51A~G、QL62A~L等,其中QL62A~L额定电流为2A,最大反向电压为25~1000V。

单相整流电路在MATLAB模拟操作:

1 单相桥式全控整流电路的工作原理

单相桥式全控整流电路图(带电阻负载)如图1所示,电路由交流电源组成u1、整流变压器T、晶闸管VT1~4,由负载R和触发电路组成。其中晶闸管VT1和VT4、晶闸管VT2和VT3各形成一对桥臂,由于晶闸管具有单向可控导电性,变压器的二次电压u2的正半周,晶闸管VT1和VT3.晶闸管在负半周时被触发VT2和VT3被触发。在u2的正半周时(a点电位高于b点电位)。如果四个晶闸管不导通,则负载电流id负载电压为0,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4.如果漏电阻相等,各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4。触发脉冲,VT1和VT4.电流通过电源a端VT1、R、VT四流回电源b端。当u2过0时,流过晶闸管的电流也降到0,VT1和VT4关断。

在u2的正半周仍在触发延迟角α处触发延迟VT2和VT3(VT2和VT3的α=0处为wt=π),VT2和VT3.电流从电源b端流出,通过VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过0时,电流又降到0,VT2和VT关断。然后又是VT1和VT4导通,如此循环工作下去。

2 单相桥式全控整流电路MATLAB/Simulink建模与仿真

2.1 单相桥式电路模拟模型

单相桥式全控整流电路主要由交流电源、晶闸管组成,RLC负载等构成,其在MATLAB/Simulink模拟模型如图2所示。由于在SIMULINK库中没有单相桥式整流电路的专用触发模块,这里有三相桥的触发器(Synchronized 6-pulse Generator)生产晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3的触发脉冲,如图4所示,用电压测量变压器的二次电压信号作为触发器的同步信号,信号来自触发器AB端输入,触发器的BC、CA端和BLOCk端用常数模块设置0,Synchronized 6-pulse Generator通过6路触发信号,产生6路触发信号Demux与变压器的二次电压相位相比,图4显示了变压器

二次电压波形,中间是第6路触发脉冲,下面是第4路触发脉冲。当该脉冲信号与正弦信号进行比较时,路信号可以满足单相桥的触发和移相控制要求,因此第6路触发脉冲连接VT1和VT4控制板,4路触发脉冲连接VT2和VT3控制板。

2.2 设置模拟参数

(1)电压源参数。AC,电压为220V,频率50Hz,输入电压峰值为220*sqrt(2)。

(2)变压器参数。电压为220V(有效值)二次电压为100V(有效值)。

(3)晶闸管采用默认参数。

(4)负载RLC参数。根据具体情况设置

(5)脉冲发生器Synchronized 6-pulse Generator参数:同步频率为50Hz,脉冲宽度取10°。

(6)电阻负载角度α参数:α=0°、30°、60°、120°。

(7)系统仿真参数:开始时间为0,可变步长,仿真值为ode23,误差选择0.001。

2.3 模拟结果及其分析

图3~5为电阻负载时的电压和电流输出波形,图6~8为电感负载时的电压和电流输出波形。图3和图4的波形表明电压和电流是脉动的。整流器后,电源的交流电成为直流电,实现整流功能。波形呈周期性正弦半波,整流后的电压和电流形状相似。图3、图4和图5的电压电流波形随控制角而变化,输出电压的平均值随控制角的增加而降低。图6~图与图3~5相比,整流输出电流脉动明显较小,表明输出电感具有滤波功能。

3 结束语

本文在MATLAB单相桥式全控整流电路在软件中建模仿真,负载为0°、30°和60°模拟电路时,结果与理论一致,为技术人员在学习和生活中的各种应用提供了良好的思路。

标签: 晶闸管二极管电力半导体模块

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