单相桥式全控整流电路实验及有源逆变电路
实验一-单相桥式全控整流电路
实验一-单相桥式全控整流电路实验一单相桥式全控整流电路姓名：王栋班级：15级自动化（2）班学号：1520301081一、实验目的1.加深理解单相桥式全控整流电路的工作原理2.研究单相桥式变流电路整流的全过程3.掌握单相桥式全控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。
二、预习内容要点1. 单相桥式全控整流带电阻性负载的运行情况2. 单相桥式全控整流带阻感性负载的运行情况3. 单相桥式全控整流带具有反电动势负载的运行情况三、实验仿真模型图 1.1 单相桥式阻性负载整流电路四、实验内容及步骤1.对单相桥式全控整流带电阻性负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲延迟角时的波形（至少3组）。
以延迟角30°为例（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。
有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources 中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：变压器可以双击变压器进入属性后，取消three windings transformer就是单相变压器。
（3）参数设置1.双击交流电源把电压设置为311V，频率为50Hz；2.双击脉冲把周期设为0.02s，占空比设为10％，延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×0.02/360；3.双击负载把电阻设为1Ω；4.双击示波器把Number of axes设为7;5.在“Power Electronics”库中选择‘Universal Bridge’模块，选择桥臂数为2，器件为晶闸管，晶闸管参数保持默认即可（4）仿真波形及分析当α=30°时，当α=60°时，当α=90°时，2. 对单相桥式全控整流带阻感性负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲延迟角时的波形（至少3组）。
将阻性负载改为阻感负载，即参数设置，双击负载把电阻设为1Ω，电感设为0.01H仿真波形及分析当α=30°时，电感设为0.01H，此时电流处于连续状态图：阻感负载且电流连续时波形将电感值改为0.001H，可以看到电流不连续时的波形如下：图：阻感负载且电流不连续时波形当α=60°时，电感设为0.01H，此时电流处于连续状态将电感值改为0.001H，可以看到电流不连续时的波形如下：当α=90°时，电感设为0.01H，此时电流处于连续状态将电感值改为0.001H，可以看到电流不连续时的波形如下：3. 对单相桥式全控整流带具有反电动势负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲延迟角时的波形（至少3组）。
相控整流电路的有源逆变
12
课堂思考*
设计一三相桥式相控直流稳压电源，输入三相线电 压350V～450V，要求输出直流电压400V，输出直流 负载电阻1Ω～2Ω，计算电路相关参数。
设计考虑：对于直流稳压输出，输出纹波要求较高，一般采 用大电感负载模式，可以采用图4-23电路结构，需要设计电 感、晶闸管的参数。
直流侧有电势源EM,极性与晶闸 管导通方向一致并在数值上大于 变流器输出电压，即 Udav EM
内部条件
整流输出电压Udav既能够大于零 也可以小于零
整流电路能量转换示意
3
相控整流电路的有源逆变
单相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析
大电感状态， 90o 180o 输出电流： Idav (Udav E) / R 0 输出电压： Udav 0.9U2rms cos
10
脉冲丢失 器件故障
脉冲延迟
换流失败
11
相控整流电路的有源逆变
晶闸管换流时间不足或换流后反压时间不足，未能可靠 关断，引起换相失败。
考虑换相过程的客观存在，为防止逆变失败，逆变 角β不能太小，必须限制在某一最小角度内。
最小逆变角βmin：βmin＝δ＋γ＋θ’ 式中：δ为晶闸管的关断时间tq折合的电角度；γ为换相重
13
课堂思考*
采用大电感负载模式的可行性分析
当输入电压最低时，控制角达到最小，输入电压最高时，控
制角达到最大，有：
400 V
2.34
350V 3
cos m in
400 V
2.34
450V 3
cos m a x
min 32.2o
该方案可行
max 48.8o
电力电子技术 仿真实验 实验一 单相桥式全控整流电路
《电力电子技术》仿真实验实验一单相桥式全控整流电路说明：1、为选修《电力电子技术》的工科本科生编写的实验指导书；2、课前安排了一节Matlab、Simulink入门课，让同学们仿真了单相桥式不可控整流电路；3、本指导书适用于新版本Matlab。
实验一单相桥式全控整流电路一、实验目的1、掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；2、掌握单相桥式全控整流电路的仿真方法；3、了解不同类型负载输出波形的差异。
二、实验环境及器件仿真软件：Simulink所用器件如下表1所示（以Matlab2019b版本为例）。
表1 实验器件三、实验原理（a ）电阻负载（b ）阻感负载图1 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路是常用的单相整流电路之一，主电路由两对桥臂构成，晶闸管VT 1和VT 4组成一对桥臂，VT 2和VT 3组成另一对桥臂。
认为输入电压u2正半周时上端电压为正。
1、电阻负载如图1（a ）所示，以一个电流周期为例，在正半周时某一时刻t ，触发VT 1和VT 4可导通流过电流，若交流电周期为T ，则VT 1和VT 4在T/2时刻，电压过零变负时关断。
在T/2+t 时刻触发VT 2和VT 3可以导通，VT 2和VT 3在T 时刻电压过零变正时关断。
整流电压的平均值为：2211cos sin d()0.92d U t t U πααωωπ+==⎰ 其中α为时刻t 对应的电角度，U 2为输入交流电的电压幅值，α的变化范围为0~180°。
2、电感电阻负载如图1（b ）所示，VT 1和VT 4导通后，电压过零变负时，由于电感的作用，仍有电流流过VT 1和VT 4，VT 1和VT 4不会关断，直到在T/2+t 时刻触发VT 2和VT 3导通，反向电压使VT 1和VT 4关断。
同理，VT 2和VT 3导通后，电压过零变正时不会关断，直到VT 1和VT 4导通时承受反向电压关断。
整流电压的平均值为：d 221sin d()0.9cos U t t U παωωαπ+==⎰其中α为时刻t 对应的电角度，U 2为输入交流电的电压幅值，L 极大时，α的变化范围为0~90°。
单相桥式全控整流及有源逆变电路的实现与仿真研究
单相桥式全控整流及有源逆变电路的实现研究与仿真设计摘要本文以单相桥式全控整流及有源逆变电路为研究对象，介绍了单相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理，并对MATLAB/Simulink模块中电力电子仿真所需要的电力系统模块做了简要的说明，介绍了单相桥式全控整流及有源逆变电路的主要环节整流及有源逆变的工作原理，并且分析了几种常见的触发角，在此基础上运用MATLAB软件分别对电路的仿真进行了设计；实现了对单相桥式全控整流及有源逆变电路的仿真。
关键词：Simulink；单相桥式全控整流及有源逆变电路；仿真设计AbstractBased on single bridge rectifying and full control of active inverter circuits for research object, introduces the whole point of single-phase bridge rectifying and active inverter circuit principle of work, and on MATLAB/Simulink module power electronic simulation need power system module provides a brief explanation, introduces the whole point of single-phase bridge rectifying and active inverter circuits of the main rectifier and active link inverter principle of work, and analyzes some common triggering Angle, on the basis of using MATLAB software simulation of the circuit design, The realization of single-phase bridge rectifying and full control of the active inverter circuits. Keywords:Simulink, Single-phase bridge rectifying and active all control circuit, Simulation design目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 整流技术的发展概况 (1)1.3 系统仿真概述 (2)第2章单相桥式全控整流及有源逆变的工作原理 (4)2.1 整流电路概述 (4)2.2有源逆变概述 (4)2.3 单相桥式全控整流电路的工作原理 (5)2.3.1 工作原理 (5)2.3.2 参数计算公式 (7)2.4 单相桥式全控有源逆变的工作原理 (8)2.4.1 工作原理 (8)2.4.2 逆变颠覆 (9)2.4.3 最小逆变角限制 (9)2.5 晶闸管整流电路的触发控制 (9)2.5.1 锯齿波的形成环节 (10)2.5.2 移相控制环节 (10)2.5.3 脉冲的形成环节 (11)2.5.4 脉冲的输出环节 (11)第3章单相桥式全控整流及有源逆变的实验 (12)3.1 单相桥式全控整流及有源逆变的电路图 (12)3.2 单相桥式全控整流电路的实验 (13)3.3 单相桥式有源逆变电路的实验 (14)3.4 逆变颠覆现象的观察 (16)第4章单相桥式全控整流及有源逆变的仿真 (17)4.1 单相桥式全控整流及有源逆变的仿真模型 (17)4.1.1 仿真模型的设计 (17)4.1.2 仿真模型模块的参数设置 (17)4.2 模型仿真及仿真结果 (28)4.3 仿真过程中问题的解决及一些技巧 (34)4.3.1 如何根据原理建立仿真模型 (34)4.3.2 调试中参数设置方法 (34)4.3.3 创建模型的一些技巧 (35)第5章总结 (36)5.1 论文主要内容总结 (36)5.2 实验过程总结 (36)5.3 仿真过程总结 (37)5.4 设计和开发方面的不足 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录实验接线图 (40)第1章绪论1.1课题背景在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的章节，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。
单相桥式全控整流电路实验报告
单相桥式全控整流电路实验报告实验目的：通过实验，了解单相全控桥式整流电路的工作原理，掌握其控制特性和输出特性，加深对电力电子器件的认识。
实验设备和器件：1. 单相变压器。
2. 电阻箱。
3. 电容器。
4. 交流电压表。
5. 直流电压表。
6. 电压调节器。
7. 全控桥式整流电路实验箱。
8. 示波器。
9. 电流互感器。
10. 电阻负载。
11. 电感负载。
12. 电容负载。
13. 三通电压表。
14. 三通电流表。
15. 三通功率表。
16. 三相交流电源。
17. 直流电源。
18. 电子开关管（可控硅）。
实验原理：单相桥式全控整流电路是一种能够实现交流电能转换为直流电能的电路。
其工作原理是通过控制可控硅的导通角来控制整流电路的输出电压和电流。
当可控硅导通角为0时，整流电路输出电压和电流为最大值；当可控硅导通角为π时，整流电路输出电压和电流为0。
通过不同的控制方式，可以实现对输出电压和电流的精确控制。
实验步骤：1. 将实验箱连接好，接通交流电源和直流电源。
2. 调节电压调节器，使得交流电源输出额定电压。
3. 调节电阻箱和电容器，接入电路，使得整流电路工作在不同的负载条件下。
4. 调节可控硅的触发脉冲，观察输出电压和电流的变化。
5. 使用示波器观察整流电路的输入和输出波形，并记录数据。
6. 尝试不同的控制方式，比较输出特性的变化。
实验结果分析：通过实验，我们观察到了单相桥式全控整流电路在不同控制条件下的输出特性。
当可控硅的导通角变化时，输出电压和电流呈现出不同的变化规律。
在不同负载条件下，整流电路的输出特性也有所不同。
通过实验数据的记录和分析，我们可以得出结论，单相桥式全控整流电路可以实现对输出电压和电流的精确控制，适用于不同的负载条件。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了单相桥式全控整流电路的工作原理和特性。
掌握了实验中所用到的各种设备和器件的使用方法，加深了对电力电子器件的认识。
同时，通过实验数据的记录和分析，我们对单相桥式全控整流电路的特性有了更深入的理解。
1单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验报告.doc
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验时间：2012/10/19实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告电气工程及其自学院：自动化学院专业：班级：成绩：动化姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：10/19指导教师签名：预习情况操作情况考勤情况数据处理情况实验（一）项目名称：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验1.实验目的和要求(1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
(2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。
(3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。
(4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。
2.实验原理图 3-8 为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用 D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。
触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图3-9为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。
“三相不控整流” 是 DJK10 上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端 Am 、Bum ，返回电网的电压从其高压端 A 、 B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y 接法。
图中的电阻R、电抗Ld 和触发电路与整流所用相同。
有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。
3.主要仪器设备序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出” ，“励磁电源”等几个模块。
2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管” ，以及“电感”等几个模块。
单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB仿真
单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB 仿真图1 单相桥式全控整流知识点回顾：整流(AC/DC)就是将交流变化为方向不变，大小为纹波的直流，相信大家都很清楚，这里就不详细介绍整流啦！ 逆变(DC/AC)，按负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。
如果把逆变电路的交流侧接到交流电源上，将直流电能经过直—交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电返回到电网上去，叫有源逆变，其相应的装置是有源逆变器。
而将直流电能经过变换逆变成交流电能直接消耗在非电源性负载上者，叫无源逆变，其相应的装置是变频器。
逆变与整流是变流装置的两种不同工作状态，能在同一套变流装置上实现，只是其工作条件不一样而已。
首要条件是变流装置内部，使直流电压d U 改变极性，从而使功率的流向有可能发生逆转。
当控制角︒<≤900α时，变流装置工作在整流状态，直流电压d U 与直流电流d I 是同一方向，装置将交流电能转换成直流电能供给直流负载；当控制角︒≤<︒18090α时，变流装置工作在逆变状态，由于晶闸管的单向导电性，电流d I 方向不变，而直流电压d U 改变了极性，装置将直流电能转换成交流电能输向电网或非电源性负载。
其次是外部调件，必须是提供直流能源，而且是d U E >。
仿真环境：MATLAB 7.90(R2009b)实验一：电感性负载整流1.电路搭建3.参数设置4个晶闸管设置如上图，内阻为0.001欧，门槛电压值为0.8V，吸收电阻为10欧，吸收电容为4.7e-6。
交流电源模块幅值为100V，频率为50Hz。
电感为10e-3，电阻为2。
2个选择器都是以1为基准值的电压形式输出，所以选择[2]，两路输入，一路输出。
左边是给T1和T4脉冲的，右边是给T2和T3的，幅值为1.1V ，高于晶闸管的门槛0.8V ，周期为0.02s ，也就是50Hz ，脉宽为0.001，延迟分别是0.00333s 和0.01333s ，这两个数值是这样得来的，按照关系式︒=360Tt α，控制角α在︒<≤900α之间为整流，我选择60°，周期为0.02s ，那就得出第一个脉冲在0.00333s 的时候到来，互补的两套管在一个周期内各导通一次，所以第二个就要加0.01s 。
单相桥式全控整流电路实验报告
一、实验目的1. 理解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2. 掌握单相桥式全控整流电路的搭建方法。
3. 分析单相桥式全控整流电路在不同负载条件下的性能。
4. 学习使用示波器等实验仪器进行电路测试。
二、实验原理单相桥式全控整流电路由四个晶闸管（VT1、VT2、VT3、VT4）和负载组成。
当交流电源电压为正半周时，晶闸管VT1和VT4导通，电流从电源正极流向负载；当交流电源电压为负半周时，晶闸管VT2和VT3导通，电流从电源负极流向负载。
通过调节晶闸管的触发角，可以控制输出电压的大小。
三、实验器材1. 单相桥式全控整流电路实验装置2. 晶闸管模块3. 负载电阻4. 负载电感5. 电源6. 示波器7. 万用表8. 交流电源9. 接线板四、实验步骤1. 搭建单相桥式全控整流电路，确保电路连接正确。
2. 使用示波器观察交流电源电压波形。
3. 调节晶闸管的触发角，观察输出电压波形。
4. 测试不同负载条件下的输出电压和电流。
5. 记录实验数据，进行分析。
五、实验结果与分析1. 观察到当晶闸管的触发角为0度时，输出电压为0；当触发角为180度时，输出电压为交流电源电压的峰值。
2. 当负载为电阻时，输出电压和电流的波形基本一致，且电压和电流的平均值随触发角的增大而减小。
3. 当负载为电感时，输出电压和电流的波形存在相位差，且电流的峰值滞后于电压的峰值。
4. 当负载为电阻-电感时，输出电压和电流的波形与电阻负载相似，但电流的峰值滞后于电压的峰值。
六、实验结论1. 单相桥式全控整流电路可以将交流电转换为直流电，且输出电压大小可调。
2. 不同负载条件下，输出电压和电流的波形存在差异。
3. 通过调节晶闸管的触发角，可以控制输出电压的大小。
七、心得体会1. 通过本次实验，加深了对单相桥式全控整流电路工作原理的理解。
2. 学会了使用示波器等实验仪器进行电路测试。
3. 了解了不同负载条件下电路性能的变化。
八、注意事项1. 在搭建电路时，注意晶闸管的正确连接。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单相桥式全控整流电路
实验及有源逆变电路
Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
重庆三峡学院
实验报告
课程名称电力电子技术
实验名称单相桥式全控整流电路实验
实验类型验证学时 2
系别电信学院专业电气工程及自动化
年级班别 2015级2班开出学期 2016-2017下期
学生姓名袁志军学号 4228
实验教师谢辉成绩
2017 年 5 月 14 日
U2(V)220220220220 U d(计算值)(V)99
计算公式:U d＝(1+cosα)/2
（2）60゜（3）90゜（1）30゜
U
d
＝(1+cosα)/2
=
U
d
＝(1+cosα)/2
=99V
U
d
＝(1+cosα)/2
=
（3）120゜
七、注意事项
（1）在本实验中，触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极，此时,应将所用晶闸管对应的正桥触发脉冲或反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置，并将U lf 及U lr 悬空，避免误触发。
（2）为了保证从逆变到整流不发生过流，其回路的电阻R 应取比较大的值，但也要考虑到晶闸管的维持电流，保证可靠导通。
八、思考题
实现有源逆变的条件是什么
1）外部条件：一定要有直流电源，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧平均电压。
2）内部条件：要求晶闸管的控制角a>90度，使Ud 为负值。
3）充分条件：电路支流回路中必须要有足够大的电感，以保证有源逆变连续进行。
九、实验总结
此次试验，进行了单相桥式全控整流电路实验，有四只晶闸管，两只桥臂，两两一组，分别采用互差180度的正反脉冲，由于要求各组晶闸管触发时间一致，对于实验精度高，要求严格。
实验前首先检查各个器件的完好性，避免接好线后盲目查找错误，特别是检查触发脉冲的情况。
在实验中，出现了加脉冲后，晶闸管未工作的情况，经检查发现诸多晶闸管损坏，导致脉冲不起作用。
总之，在做实验时，要对实验熟悉，做到心中有数，严格按照实验步骤，切不可怀侥幸心理而不检查器件；在出现实验现象有误时，不要慌乱，借助实验仪器检查仪器，培养自己查错纠错的能力。
最后，我们用matlab 仿真完成了实验，完整观察了晶闸管，负载的电流，电压波形。
教师评语：
U d ＝(1+cosα)/2 =。