基于PSIM的单相桥式相控整流电路仿真

期末论文题目:基于PSIM的单相桥式相控整流电路仿真学生姓名系别机电工程系专业班级2011级农业机械化及其自动化专业二班指导教师二零一四年六月摘要自晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代化电气传动技术的舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组合静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术三个部分，它的研究任务是电力电子器件的应用、电力电子电路的电能变换原理、控制技术以及电力电子装置的开发与应用。电力电力的根本任务是实现电能变换与控制。完成电能变换和控制的电路称为电力电子电路。主要分为直流变换电路、逆变电路、整流电路、交流变换电路、控制电路。整流电路就是将交流电路转变为直流电能的电路。整流电路的电路类型很多，按输入交流电源的相数不同可分为单相、三相和多相整流电路；按电路中组成的电力电子器件控制特性不同可分为不可控、半控和全控整流电路；根据整流电路的结构形式不同可分为半波、全波和桥式整流电路等类型。关键字：单相桥式相控整流电路PSIM电力电子基于PSIM的单相桥式相控整流电路仿真于善勇（天津农学院工程技术学院）一单相桥式相控整流电路简介单相相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定，利用它可以方便地得到大、中、小各种容量的直流电能，目前获得直流电能的主要方法，得到了广泛应用。由于单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。其特点为输出电流脉动小，功率因数高，整流效果好。波形平稳，应用广泛。1.1单相桥式相控整流电路的工作原理VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。1.2设计的技术指标1）供电电压为交流220V，50Hz；2）移相范围：0º~180º；3）电压波动为+5%－-10%；4）电阻性负载：R=4Ω，U2=111V；5）电感性负载：L=1000mH，R=100Ω；6）反电动势负载：二PSIM电路仿真2.1元件的选择2.2参数的确定电阻性负载：R=4Ω，U2=111V；2.3电路仿真操作步骤1）选好要用的元件时间元件正弦电压源电压探测电压传感器运算放大器晶闸管全桥模块直流电压源阶跃电压源控制器负载电阻负载电感2）找好要仿真的电路原理图3）根据电路原理图将所选的元件连接起来4）设置参数5）进行仿真实验2.4仿真结果这里我们对单相全控桥式整流电路带电阻性负载进行仿真（1）单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路连接如下：图1单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路连接（2）仿真结果图2ɑ=30度在波峰最大值测量的结果图3ɑ=30度在波谷最小值测量的结果图4ɑ=60度在波峰最大值测量的结果图5ɑ=60度在波谷最小值测量的结果图6ɑ=90度的波形在波峰最大值测量的结果图7ɑ=90度的波形在波谷最小值测量的结果2.5对仿真结果的分析1）输出电压平均值dU和输出电流平均值dI2221(2sin)()220VUUtdtU（1）2cos19.02cos1π22dsin2π1222dUUttUU（2）RUIdd（3）2）晶闸管的移相范围当dU=150V时，不计控制角余量，即按=0º计算由dU=0.92U得VUUd67.1669.01509.02取VU1802此时，把（3）式及VUd150代入（1）式可得，852.0cos1，即57.311，然后取321。又把（3）式及VU502代入（1）式可得，383.0cos2，即52.1122，然后可取1132。所以控制角的移相范围是（113~32）。3）晶闸管的电流平均值dTI和有效值TI为：ARUIdd10AIIddT521AIIT94.8212输出电流有效值I和变压器二次电流有效值2I2II2sin2122RUI可求得，当32时，2I有最大值，且为AI65.122晶闸管所承受的最大正向电压222U和最大反向电压为22U，故晶闸管的额定电压TU为VVUUT7601802)3~2(2)3~2(2又因为要考虑晶闸管的额定电流为AIT27)3~2(