基于Matlab的单相桥式半控整流电路研究

单相桥式半控整流电路在matlab中的仿真应用

第12卷第9期

2010年9月

Vol.12No.9Sep.2010

基于Matlab的单相桥式半控

整流电路研究

秦怡，曹雪祥，袁小平

(中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏

摘

徐州

221008)

要：以单相桥式半控整流电路为例，用数学分析的方法对单相桥式电路的输出输入波形

特性进行了重点研究。同时借助于Matlab/simulink仿真软件检验了文中理论分析的正确性。关键字：单相桥式；整流电路；Matlab/simulink

向负载供电。此后，u2过零进入负半周时，因电感的作用使电流继续，VT1继续导通，但此时因a点电位低于b点电位，电流经VT1和VD3续流，

ud=0。当u2在负半周时，α处触发VT2，VT1两端

因承受反向电压而关断，u2经VT2和VD3向负载供电。u2过零变正时，VD4导通，VD3关断。ud电流经VT2和VD4续流，又为零。

2Matlab仿真模型的建立

图2所示是单相桥式半控整流的simulink仿真

模型。利用Matlab软件中simulink工具可对电路进行仿真，仿真时，负载为阻感负载，取电阻R=1

Ω，电感L=3H，频率f=50Hz，电容C=1nF。在

姨U2sin(wt)，那么电压

过零时，整流二极管VD3、VD4将自然导通。而

当u2在正半周时，在α触发VT1，u2经VT1和VD4

收稿日期：2010-04-01

WL>>R条件下对电路进行仿真。为使两晶闸管能

够正常工作，需在晶闸管上加触发脉冲，触发脉冲周期为0.02s，触发角α＝90°，故触发脉冲1的延迟时间为0.005s，触发脉冲2的延迟时间为

0.015s，占空比都是50%。

单相桥式半控整流电路在matlab中的仿真应用

(2kπ+1)π(k=0,1,2,…)。此时，二次侧的电流波

形只需将通过晶闸管VT1的电流波形i1和整流二极管VD3的电流波形的取反-i3相叠加即可。通过

Matlab/simulink仿真软件得到的仿真结果如图4所

示，从图4中可以明显地看出，ia、i1和i3在波形上的关系，这与前面的数学推理相符合。

图2单相桥式半控整流simulink仿真模型

3负载端电流电压特性

负载端由于WL>>R，电流id的波动应是很小

且连续的，故理论上应是一条直线。当u2在正半周时，在α＝90°时将触发VT1、VT1导通，对负载进行电能的输出；而当u2在负半周时，触发VT2和VT2导通，并对负载进行电能的输出；此时负载端电压为u2=姨U2sin(wt)形如图3所示。

，其中kπ+π/2≤

图4

二次侧负边、晶闸管VT1和

wt≤kπ+π(k=0,1,2,…)；负载端电压电流的仿真波

3.2

整流二极管VD3的电流波形

单桥臂上的电压特性

若以晶闸管VT1和整流二极管VD3所构成的

单桥臂和负载端为研究对象。那么，晶闸管VT1两端的电压曲线是由四部分组成的，即自身未导通阶段、自身导通阶段、续流二极管VDR导通阶段和晶闸管VT2导通阶段。这四者的周期都是π/

2，这四段的波形构成了晶闸管VT1两端的电压曲

3.1

二次侧电流特性

设通过二次侧后负边、晶闸管VT1和整流二极管VD3的电流分别为ia、i1和i3，且根据基尔霍夫电流定律得：ia+i3=i1，则ia=i1-i3，而晶闸管VT1的导通区间为：2kπ+π/2≤wt≤2kπ+π(k=0,1,2,…)；因此，i1只在上述区间内有值，电流幅值与负载端电流幅值相等。在单相半控桥式电路中，通过晶闸管VT2的电流必然滞后于晶闸管VT1的电流，且滞后角为180°，因此，对于晶闸管VT2的电流波形，只需将i1向右移180°就可以得到。这样，晶闸管VT2的导通且有电流流过的区间为：

uVT1=

线，然后通过分析，即可得出其分段函数为：

≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤

≤

≤≤≤≤

姨U2sin(wt)00

2kπ≤wt≤2kπ+π/22kπ+π/2≤wt≤2kπ+π2kπ+π≤wt＜2kπ+3π/2

自身未导通阶段自身导通阶段

续流二极管VDR导通阶段晶闸管VT2导通阶段

姨U2sin(wt)2kπ+3π/2≤wt＜(2k+2)π

其中k=0,1,2…，由此仿真可得出晶闸管VT1两端的电压波形如图5所示。

根据基尔霍夫电压定律，对有晶闸管VT1、整流二极管VD3和阻感负载组成的回路进行数学分析可得：uVT1+uVD3+ud=0，即：uVD3=-uVT1-ud，其中：uVT1、uVD3、ud分别是晶闸管VT1、整流二极管

VD3和阻感负载两端的电压。从

(下转第68页)

2kπ+3π/2≤wt≤(2kπ+1)π(k=0,1,2,…)，而由于

整流二极管VD3与晶闸管VT2在同一桥臂上，因此，电流波形与晶闸管VT2的波形一样，其能够导通且有电流的区间也是：2kπ+3π/2≤wt≤

单相桥式半控整流电路在matlab中的仿真应用

参考文献[2][3]

张有松，朱龙驹.韶山4型电力机车[M].北京：中国铁道出版社,1988.

王树森.SS4G机车逻辑控制单元检测装置的研制[J].铁道机车车辆,2007,(3):49-50

[1]彭涛.DKL/LCU通用测试台的设计[J].机车电传动,2005,

(6):51-53.(上接第64页)

图6整流二极管VD3的电压仿真波形