单相交流调压电路.doc

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单相交流调压电路
一、工作原理
单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度，再加上移相控制所产生的滞后，使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂，其输出电压，电流与触发角α，负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后，其通态压降就成为另一只的反向电压，因此只有当导通的晶闸管关断以后，另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角ɑ、负载阻抗角都有关系。其中负载阻抗角,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时，其电流滞后于电压的角度为。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分三种工况分别进行讨论。
（1）情况

图1电路图（截图）

图2工作波形图（截图）
上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在的正半周角时，触发导通，输出电压等于电源电压，电流波形从0开始上升。由于是感性负载，电流滞后于电压，当电压达到过零点时电流不为0，之后继续下降，输出电压出现负值，直到电流下降到0时，自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角。由后面的分析可知，在工况下，因此在脉冲到来之前已关断，正负电流不连续。在电源的负半周导通，工作原理与正半周相同，在断续期间，晶闸管两端电压波形如图2所示。
为了分析负载电流的表达式及导通角与、之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在时刻晶闸管T导通，负载电流i应满足方程
L==sin
其初始条件为：i|=0,
解该方程，可以得出负载电流i在≤≤区间内的表达式为
i=.
当=时，i=0，代入上式得，可求出与、之间的关系为
sin（-）=sin（-）e
利用上式，可以把与、之间的关系用下图的一簇曲线来表示。

图3与、之间的关系曲线（截图）
图中以为参变量，当=0时代表电阻性负载，此时=180-；若为某一特定角度，则当时，=180，当>时，随着的增加而减小。
上述电路在控制角为时，交流输出电压有效值U、负载电流有效值U=U
I=2I
I=I
式中，I为当=0时，负载电流的最大有效值，其值为
I=
为晶闸管有效值的标玄值，其值为
=
由上式可以看出，是及的函数下图给出了以负载阻抗角为参变量时，晶闸管电流标幺值与控制角的关系曲线。

图4晶闸管电流标幺值与控制角的关系曲线（截图）
当、已知时，可由该曲线查出晶闸管电流标幺值，进而求出负载电流有效值I及晶闸管电流有效值I。
（2）=情况
当控制角=时，负载电流i的表达式中的第二项为零，相当于滞后电源电压角的纯正弦电流，此时导通角=180，即当正半周晶闸管T关断时，T恰好触发导通，负载电流i连续，该工况下两个晶闸管相当于两个二极管，或输入输出直接相连，输出电压及电流连续，无调压作用。

图5=情况下的输出波形

(3)情况
在工况下，阻抗角相对较大，相当于负载的电感作用较强，使得负载电流严重滞后于电压，晶闸管的导通时间较长，此时式仍然适用，由于，公式右端小于0，只有当时左端才能小于0，因此，如图所示，如果用窄脉冲触发晶闸管，在时刻被触发导通，由于其导通角大于180，在负半周时刻为发出出发脉冲时，还未关断，因受反压不能导通,继续导通直到在时刻因电流过零关断时，的窄脉冲已撤除，仍然不能导通，直到下一周期再次被触发导通。这样就形成只有一个晶闸管反复通断的不正常情况，始终为单一方向，在电路中产生较大的直流分量；因此为了避免这种情况发生，应采用宽脉冲或脉冲列触发方式。

图6窄脉冲触发方式（截图）
二、建模仿真
1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
2.在simulink菜单下面找到simpowersystems从中找出所需的晶闸管，交流电源，电压表，电流表，示波器，阻感负载等。
3.将找到的模型正确的连接起来，如7所示

图7电路仿真图
三、参数设置
⑴触发脉冲参数设置如下表所示:
其中将周期（period）设置为0.02，触发脉冲宽度（pulsewidth）设置为5，相位滞后（phasedelay）也就是触发角可设为0-0.01之间的任意数，他们之间的对应关系如下
触发角α相位滞后换算公式00

相位滞后=(触发角/180)×0.01300.0017450.0025900.0051200.00671500.008318