歐陽峰 許昌學(xué)院電氣（機(jī)電）工程學(xué)院

晶閘管單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)及仿真

歐陽峰 許昌學(xué)院電氣（機(jī)電）工程學(xué)院

本文對(duì)晶閘管單相交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路進(jìn)行了主電路設(shè)計(jì)，并對(duì)接阻感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路利用MATLAB進(jìn)行了仿真和計(jì)算。通過調(diào)整參數(shù)值，得到了不同情況下的輸出波形。

晶閘管 單相交流調(diào)壓 單相交流調(diào)功

交流到交流變流電路可以把交流電從一種形式變到另一種形式。在交交變流電路中，調(diào)整電壓、電流或控制電路的通斷，如果不改變頻率稱為交流電力控制電路，如果改變頻率的稱為變頻電路。在半個(gè)周期內(nèi)控制晶閘管的開通相位使輸出電壓的有效值變化的電路稱為交流調(diào)壓電路。

MATLAB是以矩陣為基礎(chǔ)的一種科學(xué)計(jì)算語言。Simulink可接在MATLAB上，以模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。Simulink的模塊庫(kù)內(nèi)容非常豐富，利用電力系統(tǒng)模塊庫(kù)的模塊，可以進(jìn)行基本正弦交流電路、模擬數(shù)字電路和電力電子電路的仿真和計(jì)算。

1 交流調(diào)壓電路的工作原理

將晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)，再串聯(lián)，晶閘管就可以控制交流輸出電壓。在半個(gè)周波內(nèi)，調(diào)控晶閘管開通的相位，就可控制輸出電壓有效值的電路叫做交流調(diào)壓電路。

交流調(diào)功和交流調(diào)壓的電路相同，但是控制方式不一樣。交流調(diào)功電路首先將負(fù)載與交流電源接通若干個(gè)整周波，再斷開若干個(gè)整周波，改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來控制負(fù)載上的平均功率。交流調(diào)壓電路多應(yīng)用在燈光控制和異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，也能用來調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。交流調(diào)功電路常用在電爐的溫度控制，其控制對(duì)象是電路輸出的平均功率。

2 帶阻感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路分析

圖2 -1 阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形

圖2-1為帶阻感負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路圖及其波形。電源由交流電源充當(dāng)，負(fù)載為電阻R和電感L的阻感性負(fù)載。

若用導(dǎo)線把晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流應(yīng)為正弦波，其相位滯后于電源電壓的角度為。因?yàn)橹荒芡ㄟ^出發(fā)延遲角推遲晶閘管的導(dǎo)通，所以晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)在電流過零點(diǎn)之后，從而使負(fù)載電流更為滯后，而無法使其超前。

電感L的參數(shù)計(jì)算：

單相交流調(diào)壓電路的負(fù)載阻抗角為：

仿真結(jié)果如圖2-2所示。

圖2 -2 單相調(diào)功阻感負(fù)載時(shí)α=60°時(shí)的波形

仿真結(jié)果如圖2-3所示。

圖2 -3 單相調(diào)功阻感負(fù)載時(shí)α=90°時(shí)的波形

能使VT1在VT2到來的時(shí)候完全關(guān)斷，因此會(huì)出現(xiàn)斷流的情況。

仿真結(jié)果如圖2-4所示。

圖2 -4 單相調(diào)功阻感負(fù)載時(shí)α=150°時(shí)的波形

到來的時(shí)候完全關(guān)斷，因此也會(huì)出現(xiàn)斷流的情況。

解方程得：

負(fù)載電壓有效值：

晶閘管電流有效值為：

負(fù)載電流有效值：

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)中的電路圖并不復(fù)雜，但通過對(duì)電路進(jìn)行仿真和計(jì)算，將交流調(diào)壓電路中開通角 的變化與輸出波形的變化關(guān)系呈現(xiàn)了出來。本設(shè)計(jì)也進(jìn)一步展現(xiàn)了MATLAB仿真軟件的豐富功能，隨著基于MATLAB的仿真平臺(tái)及相關(guān)模塊庫(kù)的進(jìn)一步豐富，MATLAB必會(huì)成為越來越完善的研究工具。

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