单相桥式全控整流电路.docx

### 单相桥式全控整流电路知识点详解 #### 一、单相桥式全控整流电路电阻负载工作分析 ##### 1. 电路的构造与工作原理 **1.1 电路构造** 单相桥式全控整流电路主要由四个可控硅（晶闸管）组成，两个共阴极、两个共阳极。这种结构能够实现交流电到直流电的有效转换。 **1.2 工作原理** - **u2正半波的(0~α)区间**：晶闸管VT1和VT4承受正压但未触发，因此四个晶闸管均处于关断状态。若四个晶闸管的漏电阻相同，则uT1.4 = uT2.3 = 1/2u2。 - **u2正半波的ωt=α时刻**：VT1和VT4被触发导通，电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr二次绕组→a流通。负载上的输出电压ud = u2，波形与电源电压同相位。此时，VT2和VT3承受反压而处于关断状态，uT2.3 = 1/2u2。VT1和VT4将持续导通至ωt = π。 - **u2负半波的(π~π+α)区间**：VT2和VT3承受正压但未触发，处于关断状态。此时uT2.3 = uT1.4 = 1/2u2。 - **u2负半波的ωt=π+α时刻**：VT2和VT3被触发导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr二次绕组→b流通。输出电压ud = -u2，波形与电源电压同相位。VT1和VT4此时承受反压而关断。VT2和VT3将持续导通至ωt = 2π。 **1.3 参数设置** - 输入电压：220V - 脉冲频率：50Hz - 占空比：1/36 - 电阻：12Ω **1.3.1 设计要求** - **晶闸管选择**：根据负载电流选择晶闸管的额定电流；根据电源电压选择晶闸管的额定电压。 - **二极管选择**：虽然这里没有明确提到二极管，但在实际应用中可能需要用到二极管进行保护或其他功能，同样需要考虑其额定电流和电压。 **1.3.2 参数计算** - **输出电压平均值**：根据负载特性和电路工作原理计算。 - **输出电流平均值**：基于负载电阻和输出电压计算。 ##### 2. 建模 **2.1 建模步骤** - **按照电路图摆放并连接器件**：确保所有器件按照电路图正确连接。 - **设置器件参数**：包括晶闸管、电阻和其他组件的参数。 - **构建仿真模型**：使用PSIM或类似工具建立完整的仿真模型。 **2.2 模型参数设置** - **同步脉冲信号发生器参数**：占空比设置为1/36。 - **输入电压参数**：设置为220V。 - **负载电阻**：设置为12Ω。 ##### 3. 仿真结果与分析 通过PSIM仿真得到的结果显示，在给定的占空比下，输出电压和电流波形与理论分析相符。这有助于验证电路的设计是否合理。 **3.1 仿真结果** - 图3展示了占空比为1/36时的单相桥式全控整流电路仿真结果。输出电压和电流波形清晰，符合预期。 ##### 4. 小结 本次仿真练习加深了对PSIM软件的理解和应用能力，并且成功完成了单相桥式全控整流电路的仿真分析。 --- #### 二、单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析 ##### 1. 电路的构造与工作原理 **1.1 电路构造** 与纯电阻负载不同，阻感负载下的单相桥式全控整流电路增加了电感元件，以模拟实际应用中的电机等负载。 **1.2 工作原理** - **u2正半波的(0~α)区间**：晶闸管VT1和VT4承受正压但未触发，电感L释放存储的能量维持VT2和VT3的导通状态。 - **u2正半波的ωt=α时刻**：VT1和VT4被触发导通，电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr二次绕组→a流通。输出电压ud = u2，波形与电源电压同相位。此时，VT2和VT3承受反压而处于关断状态。 - **u2负半波的(π~π+α)区间**：VT2和VT3承受正压但未触发，电感L继续释放能量维持电流流通。 - **u2负半波的ωt=π+α时刻**：VT2和VT3被触发导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr二次绕组→b流通。输出电压ud = -u2，波形与电源电压同相位。VT1和VT4此时承受反压而关断。 **1.3 参数设置** - 输入电压：220V - 脉冲频率：50Hz - 占空比：1/36 - 电阻：12Ω - 电感：根据具体负载需求设定。 **1.3.1 设计要求** - **晶闸管选择**：同前。 - **二极管选择**：同前。 **1.3.2 参数计算** - **输出电压平均值**：基于阻感负载特性计算。 - **输出电流平均值**：基于阻感负载特性计算。 ##### 2. 建模 **2.1 建模步骤** - **按照电路图摆放并连接器件**。 - **设置器件参数**，包括晶闸管、电阻、电感等。 - **构建仿真模型**，使用PSIM或类似工具完成。 **2.2 模型参数设置** - **同步脉冲信号发生器参数**：占空比设置为1/36。 - **输入电压参数**：设置为220V。 - **负载参数**：设置电阻为12Ω，电感根据实际情况确定。 ##### 3. 仿真结果与分析 通过PSIM仿真得到的结果显示，在阻感负载条件下，输出电压和电流波形与理论分析一致，证明电路设计合理有效。 **3.1 仿真结果** - 图6展示了占空比为1/36时的单相桥式全控整流电路阻感负载仿真结果。输出电压和电流波形清晰，符合预期。 ##### 4. 小结 本次仿真练习不仅加深了对PSIM软件的理解和应用能力，而且成功完成了单相桥式全控整流电路在阻感负载条件下的仿真分析，进一步理解了不同负载类型对电路性能的影响。