单相交流调压电路仿真
交流调压电源的设计与仿真
① 时的工作模态：
图2-5(A) S1导通，S3关断
图2-5(B) 时的续流模态
图2-5(C) 时的续流模态
图2-5(D) S1关断，S3导通
图2-5 基于插入死区时间的PWM方式2的工作模态( )
② 时的工作模态：
图2-6(A) S4导通，S2关断
图2-6(B) 时的续流模态
目前常用的AC/AC变换是交-直-交型变换，这种变换要经过一个直流的过程，也就是说先从交流电整流成直流电，通过对直流电的处理和控制，完成转换的过程，然后再逆变成交流电，输出给用电设备。采用这种方式主要是因为直流电易于控制。但是也有缺点，它仅能实现降压变换，变换级数过多，不但成本较高，而且电路复杂。其整流滤波环节对电网谐波污染严重，滤波电容会使电路的功率因数下降。
（9）
其中， 为一个开关周期内的电容放电电流，可视为直流，其大小等于这个开关周期的负载电流 。那么根据式(9)，要使输出电流纹波不超过规定值，输出滤波电容Co需满足：
（10）
将式（10）推广到整个工频周期，可得电容的设计表达式为：
（11）
因为Buck-Boost电路输入输出电压极性相反，因此，开关管在关断时承受的电压应力为：
主电路应工作在下面两个状态，在此考虑电感和电容上的内阻，两个工作状态的电路简化图如图2-3所示。
图2-2主电路工作状态简化图
假设电感电流方向为从 (见图2-3)时为正，当电感电流为正时，讨论如下。如图2-2，当SW1导通，SW2关断，主电路可以简化成如图2-3(A)所示的电路。输入电压给L充电储存能量，在输出端，电容C向负载供电，它的能量是前一个导通周期存储下来的。SW2关断，SW2导通，主电路可以简化成如图2-3(B)所示的电路。输入端的电源不起作用，在输出端，电感L向负载提供能量，同时对C充电，以保证下一个开关周期的进行。
Matlab_Simulink在单相交流调压电路仿真中的应用
2005年第20卷第4期电力学报Vol.20No.42005 (总第73期)JOURNAL OF ELECT RIC POWER(Sum.73)文章编号:1005-6548(2005)04-0350-02Matlab/Simulink在单相交流调压电路仿真中的应用X华亮1,沈申生1,胡香龄2(11南通大学,江苏南通226007;21浙江工业大学,浙江杭州310014)Simulation of Single-Phase AC/AC Voltage Adjustment SystemBased on Matlab/S imulinkHUA Liang1,SHEN Shen2sheng1,HU Xiang2ling2(1.Nantong U niversity,Nantong226007,China;2.Zhejiang University of T echnology,H angzhou310032,China)摘要:通过单相交流调压电路实例讨论了利用Matlab/Simulink对电力电子电路进行仿真的方法,并给出了仿真结果波形,证实了Matlab软件的简便直观、高效快捷和真实准确性。
关键词:Matlab/Simulink;单相交流调压电路;电力系统模块中图分类号:TP391.9TN702文献标识码:B Abstr act:This paper mainly introduces the charac2 teristics and functions of Matlab/Simulink software and its application of simulation in Single-phase AC/AC Voltage Adjustment System.This software is convenient,simple,and of good vision.Key Words:matlab/simulink;single2phase AC/AC voltage adjustment system;powersystem blocksetMatlab是当今最流行的软件,良好的开放性使它能紧跟科技发展的前沿,成为科技开发的有力工具。
单相交流调压电路仿真报告
单相交流调压电路仿真报告一、实验目的和要求1.加深对单相交流调压电路工作原理的理解；2.加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求；3.掌握单相交流调压电路MATLAB的仿真方法，会设置各个模块的参数。
二、实验模型和参数设置1.总模型图：2.参数设置晶闸管：Ron=1e-3,Lon=1e-6,Vf=0.8, Rs=500, Cs=250e-9.电源：Up=100*1.414, f=50Hz.脉冲发生器：Amplitude=1, period=0.02, Pulse Width=50两个脉冲发生器之间相位相差180度。
负载：R=450Ω。
三、波形记录和实验结果分析单相交流调压电路是一个很简单的交流-交流变流电路，在该模型中为了更清楚的分析波形和工作情况，我将负载设置为纯电阻负载，这样负载电流与负载电压波形相似。
通过分析可以很清楚的知道触发角的移相范围是0到。
当触发角为0时，相当于晶闸管一直导通，输出电压为最大值。
随着触发角的增大，输出电压逐渐减小，直到触发角为时，输出电压为零。
此外，当触发角为0时，功率因数为1，随着触发角的增大，输入电流滞后于电压并且发生畸变，功率因数λ也逐渐降低。
具体的计算分析如下：负载电压有效值：负载电流有效值：晶闸管电流有效值：()()παπαπωωππα-+==⎰2sin 21d sin 21121o U t t U U R U I o o =())22sin 1(21sin 221121παπαωωππα+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎰R U t d R t U I T功率因数： παπαπλ-+====2sin 211o o 1o o U U I U I U S P。
单相交流调压电路仿真实验报告
单相交流调压电路仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真模拟，深入理解单相交流调压电路的工作原理和性能特点，掌握其电压调节原理和操作方法，提高对电力电子技术的理解和应用能力。
二、实验原理单相交流调压电路是通过控制开关器件的通断，调节输入交流电压的幅值和相位，以达到调节输出电压的目的。
根据控制方式的不同，单相交流调压电路可以分为斩波调压和相控调压两种。
本实验采用斩波调压方式。
斩波调压是通过控制开关器件的通断时间，调节输出电压的幅值。
当开关器件导通时，输出电压为输入电压；当开关器件关断时，输出电压为0。
通过调节开关器件的通断时间，可以改变输出电压的平均值，从而实现调节输出电压幅值的目的。
三、实验设备本实验使用MATLAB/Simulink软件进行仿真模拟，实验设备包括计算机、MATLAB/Simulink软件、电源模块、电阻器、电感器和开关器件等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB/Simulink软件，新建一个仿真模型；2. 搭建单相交流调压电路的仿真模型，包括电源模块、电阻器、电感器、开关器件等；3. 设置仿真参数，如仿真时间、采样时间等；4. 启动仿真，观察并记录仿真结果；5. 分析仿真结果，包括输出电压的波形、相位、幅值等；6. 调整开关器件的通断时间，观察输出电压的变化，并分析斩波调压原理；7. 整理实验数据和波形，撰写实验报告。
五、实验结果与分析通过仿真模拟，我们得到了单相交流调压电路在不同开关器件通断时间下的输出电压波形。
从实验结果可以看出，当开关器件导通时间越长，输出电压的幅值就越高；当开关器件关断时间越长，输出电压的幅值就越低。
这个结果表明斩波调压原理是可行的。
此外，我们还观察了输出电压的相位变化。
当开关器件导通时，输出电压与输入电压同相位；当开关器件关断时，输出电压为0。
这说明斩波调压方式不会改变输出电压的相位。
六、结论与总结通过本次单相交流调压电路的仿真实验，我们深入了解了斩波调压电路的工作原理和性能特点，掌握了其电压调节方法和操作技巧。
单相和三相逆变器SPWM调制技术的仿真与分析
目录1.引言 .......................................................................................... - 2 -2.PWM控制的基本原理........................................................... - 2 -3.PWM逆变电路及其控制方法............................................... - 3 -4.电路仿真及分析 ...................................................................... - 4 -4.1双极性SPWM波形的产生 . (4)4.2三相SPWM波形的产生 (6)4.3双极性SPWM控制方式单相桥式逆变电路仿真及分析-7-5.双极性SPWM控制方式的单相桥式逆变电路和三相逆变电路比较分析 .................................................................................. - 12 -6.结论 ........................................................................................ - 13 -7.参考文献 ................................................................................ - 13 -1. 引言PWM 技术的的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM 技术。
它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。
PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
单相交流调压电路仿真设计
单相交流调压电路仿真设计一、单相交流调压电路原理变压器是单相交流调压电路的核心部件，其主要作用是改变输入交流电压的大小。
变压器由两个或多个线圈组成，其中一个线圈称为初级线圈，另一个线圈称为次级线圈。
交流电压作用在初级线圈上，通过磁耦合作用，可以在次级线圈上产生与输入电压不同的输出电压。
通过调整初级线圈与次级线圈的匝数比，可以实现不同的输出电压。
整流电路主要由二极管构成，用于将交流电压转换为直流电压。
二极管具有单向导电性，可以将交流电压中的正半周或者负半周导通，将其它方向的电压截断。
通过适当选择二极管的导通方向和数量，可以实现不同的整流方式，如半波整流、全波整流等。
滤波电路主要由电容器构成，用于去除整流电路输出电压中的纹波。
在整流电路中，由于二极管导通和截断的不完全性，输出电压中会带有交流成分，称为纹波。
通过选择合适的电容器容值和电阻负载，可以将输出电压中的纹波减小到很小的水平。
在进行单相交流调压电路的仿真设计时，首先需要确定输入电压、输出电压和负载电流等参数。
根据需要的输出电压大小和负载电流大小，可以选择合适的变压器匝数比、二极管种类和数量、电容器容值等。
接下来，可以利用电路仿真软件进行电路图设计，如Proteus、Multisim等。
首先，根据变压器匝数比和输入电压确定初级线圈和次级线圈的参数。
然后，设计整流电路，选择合适的二极管种类和数量，以及电容器和电阻负载参数。
最后，连接电路图中的各个元件，形成完整的单相交流调压电路。
完成电路图设计后，可以对电路进行仿真分析。
通过设置输入电压、输出电压和负载电流等参数，可以模拟电路工作情况。
仿真分析可以得到电路的输入电流、输出电流、纹波大小等参数，以及不同工作条件下的性能指标。
仿真结果可以用于评估电路性能和优化设计。
根据仿真结果，可以调整电路参数，以达到更好的性能要求。
比如，可以尝试不同的变压器匝数比、二极管种类和数量、电容器容值等，看看它们对电路性能的影响。
基于matlab的单相交流调压电路的设计与仿真设计
目录前言 (2)1.主电路设计 (4)1.1.设计目的及任务 (4)1.2.设计内容及要求 (4)1.3.设计结果 (4)1.4.设计原理 (4)1.5.建模仿真 (8)2开环仿真 (11)2.1.电阻性负载仿真波形 (11)2.1.1.波形分析 (12)2.2.阻感性负载 (13)2.2.1.波形分析 (13)2.3.阻感性负载 (14)2.3.1.波形分析 (14)3.闭环控制的仿真 (14)3.1闭环控制的实现步骤 (14)3.2闭环控制下的仿真电路图 (15)3.2.1输出波形 (15)3.3谐波分析 (18)4．设计体会 (20)参考文献 (21)摘要本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载等。
交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。
在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。
与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。
其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节，系统响应速度较快，但它也存在深控时功率因数较低，易产生高次谐波等缺点。
以对单相交流调压电路的MATLAB闭环控制的仿真为例，介绍了基于MATLAB 的Simulink仿真中建立仿真模型的方法，以及如何利用仿真模型进行实际调压电路波形分析。
通过对比电路仿真结果和理论计算结果，二者完全吻合，论证了MATLAB中的Simulink仿真工具可以很方便地创建和维护一个完整的模型，评估不同算法和结构并验证系统性能。
关键词：交流；调压；晶闸管；闭环控制；仿真引言MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算工具，作为强大的科学计算平台，它几乎可以满足所有的计算要求。
单相交流调压电路建模仿真
单相交流调压电路一、实验内容1．单相交流调压器带电阻性负载。
2．单相交流调压器带电阻—电感性负载。
3.单相交流调功。
二、实验原理（一）纯阻性负载电阻负载单相交流调压电路中，VT1和VT2可以用一个双向晶闸管代替，在交流电源的正半周和负半周，分别对晶闸管的开通叫进行控制就可以调节输出电压。
正负半周触发角时刻起均为过零时刻。
在稳态情况下。
应使正负半周的触发角相同。
可以看出。
负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。
触发角的移相范围为0—π，阻性负载电路及波形分别如下所示。
图2-1 单相交流调压电阻负载电路 图2-2 单相交流调压电路波形晶闸管电流的平均值：负载两端电压：（式1） （式2）流过负载的电流：功率因数为：2.1工作过程正、负半周α起始时刻（α=0），均为电压过零时刻。
在时，对VT 1施加触发脉冲，当VT 1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT 1自然关断。
在时，对VT 2施加触发脉冲，当VT 2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，VT 2自然关断。
当电源电压反向过零时，由于反电动势负载阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角α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。
稳态时，正负半周的相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（电源电流）和负载电压的波形相似。
（二）阻感负载当电源电压U 2在正半周时，晶闸管VT 1承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管VT 1没有导通，在α时刻来了一个触发脉冲，晶闸管VT 1导通，晶闸管VT 2在电源电压是正半周时承受反向电压截止，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，故电流不能马上为零，随着电源电流下降过零进入负半周，电路中的电感储存的能量释放完毕，电流到零，晶闸管VT 1关断。
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目录
一、单相交流调压电路（电阻负载） (1)
1 原理图 (1)
2 建立仿真模型 (1)
3 仿真波形 (3)
4 小结 (5)
二、单相交流调压电路（阻感负载） (6)
1 原理图 (6)
2建立仿真模型 (6)
3 仿真波形 (7)
4 小结 (8)
一、 单相交流调压电路（电阻负载）
1 原理图
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U 2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αω=t 时，触发导通VT1，导通角为1θ= απ-；在负半周αω=t +π时，触发导通VT2，导通角为2θ= απ-。
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（απ-），若正负半周以同样的移相角α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α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
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
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
3 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。
在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。
图1-6 α=0°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果
图1-7 α=60°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果
图1-8 α=120°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果
图1-9 α=180°单相交流调压电路（电阻负载）仿真结果
4 小结
在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管Ug1承受正向电压，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。
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0。
在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管Ug2承受正向电压，在ωt=α+180度处触发晶闸管Ug2，Ug2导通，而Ug1受反向电压，晶闸管不导通到电压电源U2的下个周期的正半波，脉冲在ωt=2π+α处又触发Ug1晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流有加在负载上，如此不断反复。
二、单相交流调压电路（阻感负载）
1 原理图
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
上。
当电源电压反向过零时，由于负载电载电阻R与电感L串联接到交流电源U
2
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，α的最大变化范围0°<=α<180°，正负半周有相同的α角。
如图2-1。
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2-2
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°、30°、150°。
与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、图2-5。
在波形图中第一列波为触发脉冲波形，第二列波为晶闸管电压波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形。
图2-3 α=0°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果
图2-4 α=30°单相交流调压电路（阻感负载）仿真结果。