1、 摘要摘要 把兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過對(duì)晶閘管 開通相位的控制，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調(diào)壓 電路。單相交流電的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的電路與自耦變壓器調(diào)壓方法相比，交流調(diào) 壓電路控制方便，調(diào)節(jié)速度快，裝置重量輕、體積小，有色金屬消耗也少?？?用于燈光調(diào)節(jié)、交流穩(wěn)壓器，異步電動(dòng)機(jī)降壓軟啟動(dòng)和調(diào)壓調(diào)速等，也可以用 作調(diào)節(jié)變壓器一次側(cè)電壓。用晶閘管一次側(cè)調(diào)壓，省去了效率低下的調(diào)壓變壓 器，有利于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本和提高可靠性。 目錄 第一章第一章 交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路.4 4 1、 電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析.4 2.電感性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原

2、理分析.5 3、單相交流調(diào)壓總結(jié).8 第二章第二章基于基于 MATLABMATLAB 的晶閘管單相交流調(diào)壓電路仿真的晶閘管單相交流調(diào)壓電路仿真.9 9 一設(shè)計(jì)要求.9 二晶閘管單相交流調(diào)壓器電路的仿真模型.9 1.參數(shù)設(shè)置.9 2.晶閘管單相交流調(diào)壓器電路的仿真結(jié)果.10 3.元器件明細(xì)表.12 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).1313 第一章第一章 交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路 1 1、 電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析 其晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)連接，與負(fù)載電阻R串聯(lián)接到交流電源上。當(dāng)電源電壓 U2正半周開始時(shí)刻觸發(fā)VT1，負(fù)半周開始時(shí)刻觸發(fā)VT2，形同一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)。 若

3、正、負(fù)半周以同樣的移相角觸發(fā)VT1和VT2，則負(fù)載電壓有效值隨角而改 變，實(shí)現(xiàn)了交流調(diào)壓。移相角為時(shí)的輸出電壓u的波形，如圖1-1所示。 圖 1-1 電阻性負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及波形圖 負(fù)載上交流電壓有效值 U 與控制角 的關(guān)系為 電流有效值： 電路功率因數(shù)： 電路的移相范圍為0 。 2.2.電感性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析電感性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析 當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻止電流變化，故電流 不能立即為零，此時(shí)晶閘管導(dǎo)通角的大小，不但與控制角有關(guān)，而且與負(fù) 載阻抗角有關(guān)。兩只晶閘管門極的起始控制點(diǎn)分別定在電源電壓每個(gè)半周的 起始點(diǎn)，的最大范圍是 圖1-2 電感

4、性負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及波形圖 當(dāng)控制角為時(shí)，Ug1觸發(fā)VT1導(dǎo)通，流過VT1管的電流i2有兩個(gè)分量，即強(qiáng)制分 量iB與自由分量iS， 其強(qiáng)制分量為 式中 其自由分量為 式中自由分量衰減時(shí)間常數(shù)， 流過晶閘管的電流即負(fù)載電流為 當(dāng) 時(shí)，電壓、電流波形如上圖所示。隨著電源電流下降過零進(jìn)入負(fù)半周， 電路中的電感儲(chǔ)藏的能量釋放完畢，電流到零，VT1管才關(guān)斷。在t=0時(shí)觸發(fā) 管子，t=時(shí)管子關(guān)斷，將t=代入式(3-5)可得 當(dāng)取不同的角時(shí)，=f()的曲線如圖所示， 圖1-3 =f()的曲線 (1) 當(dāng)時(shí)穩(wěn)定分量iB與自由分量is如圖1-2(b)所示，疊加后電流波形i2的 導(dǎo)通角180，正負(fù)半波電流斷續(xù)

5、，愈大愈小，波形斷續(xù)愈嚴(yán)重。 (2) 當(dāng)=時(shí)電流自由分量is=0，i2=iB；=180。正負(fù)半周電流處于臨界連 續(xù)狀態(tài)，相當(dāng)于晶閘管失去控制，負(fù)載上獲得最大功率，此時(shí)電流波形滯 后電壓角。 (3) 當(dāng)時(shí)如果觸發(fā)脈沖為窄脈沖，則當(dāng)Ug2出現(xiàn)時(shí)，VT1的電流還未到零， VT2管受反壓不能觸發(fā)導(dǎo)通；待VT1中電流變到零關(guān)斷，VT2承受正壓時(shí)，脈 沖已消失，無法導(dǎo)通。這樣使負(fù)載只有正半波，電流出現(xiàn)很大的直流分量， 電路不能正常工作。帶電感性負(fù)載時(shí)，晶閘管應(yīng)當(dāng)采用寬脈沖列，這樣在 時(shí)，雖然在剛開始觸發(fā)晶閘管的幾個(gè)周期內(nèi)，兩管的電流波形是不對(duì) 稱的，但當(dāng)負(fù)載電流中的自由分量衰減后，負(fù)載電流即能得到完全對(duì)稱

6、連 續(xù)的波形，電流滯后電源電壓角，但實(shí)際是晶閘管是不可控的。所以晶 閘管的移相范圍。 3 3、單相交流調(diào)壓總結(jié)、單相交流調(diào)壓總結(jié) 單相交流調(diào)壓可歸納為以下三點(diǎn)： 帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流波形一致， 改變控制角可以改變負(fù)載電壓有效值。 帶電感性負(fù)載時(shí)，不能用窄脈沖觸發(fā)，否則當(dāng)時(shí)會(huì)發(fā)生有一個(gè)晶閘管無 法導(dǎo)通的現(xiàn)象，電流出現(xiàn)很大的直流分量。 帶電感性負(fù)載時(shí)，的移相范圍為180，帶電阻性負(fù)載時(shí)移相范圍為0 180。 改變反并聯(lián)晶閘管的控制角，就可方便地實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。當(dāng)帶電感性負(fù)載時(shí)， 必須防止由于控制角小于阻抗角造成的輸出交流電壓中出現(xiàn)直流分量的情況。 第二章第二章基于

7、基于 MATLABMATLAB 的晶閘管單相交流調(diào)壓電路仿真的晶閘管單相交流調(diào)壓電路仿真 相位控制的晶閘管單相交流調(diào)壓器帶電阻負(fù)載時(shí)系統(tǒng)的建模與仿真。 一設(shè)計(jì)要求一設(shè)計(jì)要求 1、電源電壓：交流100V/50Hz 2、輸出電壓能隨角的改變而改變 二晶閘管單相交流調(diào)壓器電路的仿真模型二晶閘管單相交流調(diào)壓器電路的仿真模型 圖 21 電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓電路 1.1.參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置 交流峰值電壓為 100V、初相位為 0、頻率為 50Hz。 晶閘管參數(shù)設(shè)置：Ron=0.001，Lon=0H，Vf=0，Rs=20，Cs4e-6F，RC 緩沖電路 Lon=0.01H。 負(fù)載 RLC 分支，電阻性負(fù)載時(shí)，

8、 R2，L0H，C=inf。 脈沖發(fā)生器： Pulse Generator1和Pulse Generator模塊中的脈沖周期為 0.02s，脈沖寬度設(shè)置為脈寬的10，脈沖高度為12，脈沖移相角通過“相位角 延遲”對(duì)話框設(shè)置。 2.2.晶閘管單相交流調(diào)壓器電路的仿真結(jié)果晶閘管單相交流調(diào)壓器電路的仿真結(jié)果 控制方法：相位控制。它是使晶閘管在電源電壓每一周期中、在選定的時(shí)刻將 負(fù)載與電源接通，改變選定的時(shí)刻可達(dá)到調(diào)壓的目的。 圖 2-3 控制角為 00時(shí)的電阻性負(fù)載電流電壓和脈沖波形 圖 2-4 控制角為 600時(shí)的電阻性負(fù)載電流電壓和脈沖波形 圖 2-5 控制角為 1200時(shí)的電阻性負(fù)載電流電壓和脈沖波形 圖 2-6 控制角為 1800時(shí)的電阻性負(fù)載電流電壓和脈沖波形 從波形可看出，隨著開通角 的增大，負(fù)載電壓逐漸降低，達(dá)到調(diào)節(jié)燈光的目 的。 的移相范圍為 0。 3.3.元器件明細(xì)表元器件明細(xì)表 序號(hào)/名稱 元器件個(gè)數(shù) 電阻 2 1 晶閘管 2 脈沖發(fā)生器 2 交流電源 1 示波器 1 電壓表 2 電流表 1 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1. 王兆安、黃俊主編. 電力電子技術(shù).