单相桥式整流电路

前序

 整流电路是电力电子技术中应该最为广泛的一种电路，它将交流电变为可调的直流电。整流电路在不同负载下的输出电压、电流波形是分析电路性能和参数的核心，本仿真实验首先在仿真实验系统中对具体的实验电路进行设计，并对电路中的各种参数进行设置，得出不同的仿真波形；其次通过对测得的实验波形进行分析得出整流电路的特性。实验利用MATLAB 中的SIMULINK模块库建立仿真模型，利用仿真模型进行仿真，下面我们主要仿真和研究单相桥式半控、全控整流电路（阻感性负载）。

 1.1单相桥式半控整流电路仿真实验

 1、晶闸管整流电路设计

 电力网供给用户的是交流电，而很多装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有可控单向导电特性的晶闸管元件，可以把方向和大小交变的电流变换为可调的直流电流。在实际应用中，整流电路有电阻、电感等不同性质负载，不同性质的负载对整流电源的要求和影响也不同。 2、单相桥式半控整流电路

 不同的电路具有不同的整流特性和不同的应用范围。在实际应用中，整流电路有电阻、电感等不同性质负载。不同性质的负载对整流电源的要求和影响也不同。单相半波可

控整流电路因性能较差，在实际中应用较少。在中小功率场合应用较多的是单相桥式半控整流电路如图1所示，阻感性负载下单相桥式半控整流电路共用了两个个晶闸管和两个二极管，两个晶闸管接成共阴极，两个二极管接成共阳极，每一个晶闸管是一个桥臂，电路的工作特点是整流元件成对导通以构成回路，其中it1 和id4 组成一对桥臂，

id2 和it3 组成另一对桥臂。

it1Tu1u2 id2 id4i2it3VT1VT3uluduRLVD2VD4R

 单相半控整流电路的仿真

 由单相半控整流电路图1 在Simulink 下设计仿真模型如图3 所示。方法：点击MATLAB 软件，新建一个Model 文件，并在其中添加仿真器件，连接好之后进行器件的参数设置；然后设置仿真参数，仿真时间设为：0.06s，仿真数值计算方法：ode15s；之后进行仿真。α=30 仿真波形如图4 所示。



 图3 单相桥式半控整流电路仿真模型

 仿真结果



 α=30°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）



 α=60°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）

 α=90°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）

 1.2单项桥式全控整流电路分析  工作原理

利用电力半导体器件可以进行电能的变换，其中整流电路可将交流电转变成直流电供给直流负载，逆变电路又可将直流电转换成交流电供给交流负载。某些可控硅装置即可工作于整流状态，也可工作于逆变状态，可称作变流或换流装置。同步发电机的半导体励磁是半导体变流技术在电力工业方面的一项重要应用。

 将从发电机端或交流励磁机端获得的交流电压变换为直流电压，供给发

电机转子励磁绕组或励磁机磁场绕组的励磁需要，这是同步发电机半导体励磁系统中整流电路的主要任务。对于接在发电机转子励磁回路中的三相全控桥式整流电路，除了将交流变换成直流的正常任务之外，在需要迅速减磁时还可以将储存在转子磁场中的能量，经全控桥迅速反馈给交流电源，进行逆变灭磁。此外，在励磁调节器的测量单元中使用的多相（三相、六相或十二相）整流电路，则主要是将测量到的交流信号转换为直流信号。

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

 图1 单项桥式全控电路

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 图2 单项桥式全控仿真

 1.3结语

 通过仿真和分析，电路具有自续流能力，但实用中还需要加设续流二极管VD，以避免可能发生的失控现象。采用 Matlab／Simulink对单相桥式全控整流电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。应用Matlab／Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。应用Matlab 对整流电路故障仿真研究时，可以判断出不同桥臂晶闸管发生故障时产生的波形现象，为分析三相桥式整流电路打下较好的基础，是一种值得进一步应用推广的功能

强大的仿真软件，同进也是电力电子技术实验较好辅助工具。