电力电子实验报告——单相桥式半控整流电路仿真

1/5仲恺农业工程学院实验报告自动化（院、系）自动化专业121班组电力电子实验课学号201210344105姓名彭森荣日期2014年11月20日教师评定实验一：单相桥式半控整流电路仿真一、实验目的：1.通过实验了解单项桥式半控整流电路的工作原理；2.通过仿真发现在没有续流二极管时发生失控的波形图，并分析；3.初步熟悉multisim13软件的使用。二、实验器材：实验PC机、multisim13电路仿真软件等。三、实验原理：单项桥式半控整流电路中，假设负载的电感很大，且电路已工作在稳态的时候。在输入交流正弦电压u2，晶闸管在α处的上升沿进行触发，两个不同的触发信号使得两个晶闸管在不同时刻触发。在u2的正半周，触发信号给VD1进行触发，此时VD2关断，与D4形成通路，构成正向导通桥式电路，这个阶段，若忽略器件的通态电压，那么输出的电压变为0，不会出现负数的情况；同样，当在u2的负半周时，当触发信号到达的时候，VD2被触发而开通，VD1关断，与D3形成通路，构成反向导通桥式电路，这个阶段中，同样假设忽略器件的通态，那么当U2过零边正时，输出电压又变为零。两次触发使得电流大方向并不发生改变，从而使得输出的电流和电压都是在坐标轴的上方，即数值均不为负数，因此达到了整流的效果。本实验在进行仿真的时候，没有用到续流二极管（其作用是防止在实际运用的2/5时候发生失控）进行续流，而是用开关对晶闸管VD2进行间接控制，以便看到失控时的仿真效果。四、实验步骤与内容：1.按照原理的实验图在multisim中进行操作，如图（1）所示；2.对脉冲信号源V2，V3进行数据的修改，其中V2修改如图（2）所示，V（3）的修改如图（3）所示；3.修改电感L的数据和电阻R的阻值，不断测试数据是否合适仿真，并把电流器和电压器的阻值分别改为11.246Ω和113.82MΩ；4.把输入的信号源的相角值由0改为36°，以观察此时的波形图；5.电子元件的数据修改完成后，点击开始仿真，并打图（1）图（1）图（2）图（3）3/5开示波器观察示波的波形，适当时候把开关打开，再观察波形；6.形成报告，分析结果。五、实验结果：通过对控制VD2（晶闸管）与V3（脉冲信号源）之间的开关来进行仿真是否失控，根据实验要求可以知道，当开关连通时，为单项桥式半控整流仿真电路，当打开时为失控时的仿真电路。图（4）、图（5）分别为正常时的仿真和失控时的仿真输出波形图。六、实验分析：1)由实验结果可以发现，在没有失控的情况下，得到的图形与图（4）的相似，失控的时候与图（5）的相似。但是经过查找相关资料可以发现，在没有失控的时候，仿真图不是规则的正弦图像，所以在该实验的仿真效果与实际的有很多不同之处。首先在数据上，第一个晶闸管VD1中，触发延迟时间是2ms，第二个晶闸管VD2触发延迟时间是12ms，这些数据是通过，A的值在本实验中取36°而计算得来的数据，但是在做仿真的时候，很容易就因为这个数据而导致仿真的失败；其次，在电感和电阻的数据选取上也有点问题，按照原理书上所说的，电感的数值是很大的，那么在图（4）图（5）4/5选取实际的数值时必须进行电子元件的测试，最后选取L的值为10KH和电阻数值为R=10Ω，得出的波形图稍微接近查找资料的图形；再者，在不断的改变参数过程中，multisim软件不断提醒仿真出错，需要修改某些设置等，在选取电压源和脉冲源的时候容易受到干扰，但最后还是难以实现实验指导书和课本上的图形。2)当开关打开的时候，由于仿真电路中没有续流二极管，无法进行续流的操作，容易使波形产生不规则的变化。这是因为在续流二极管中，当触发角从0°突然增加到180°或者触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，使得输出电压变成了不规则的波形，可以视为发生了失控现象。3)经过多次试验的验证，现改用另一种仿真的带容差为50%的电阻器件，并把电感的数值变为L=1.0KMH，R=1034Ω（此时满足了负载电感很大的条件），试验图如图（6），仿真的结果如图（7）、（8）。图（6）图（7）5/5其中通过仿真可以知道，图（7）是当开关闭合后的仿真，即是在非失控的情况下进行的仿真；图（8）是前部分是非失控的仿真，后半部分是失控时候的仿真，很明显的对比是，失控的图像近似可以看成是正弦正半波图像，与实验的要求基本上符合。同样，当开关打开的时候，无法进行续流的操作，使波形产生不规则的变化。这同样是因为当触发角从0°突然增加到180°或者触发脉冲丢失时，电路已经失控了。所以改进的电路仿真实验是成功的。4)综上，本次试验的一开始没有得出如期的实验结果，对仿真的结果和参数设置问题上容易出错，产生了看似合符要求的曲线图，实则仿真一直发生在失控当中，产生不了触发信号所引发的时间波形图。当改进了电路图，把数据逐渐地尝试的时候，可以得出的仿真实验图符合实验的要求。图（7）和图（8）只是为了实验结果更好看，把仿真器的刻度稍微改了一下，也可以方便截出实验结果的图。七、实验心得：这次实验是第一次用multisim做仿真实验，很多时候在找电子元件的操作上浪费了许多时间，对书本的理论知识不熟悉也是这次实验不完全成功的最大原因。在反复实验的基础上，我还是可以完成相应的实验的，希望自己在下一次的实验操作上能做的更好。图（8）