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~180 º ； 3）电压波动为+5%－-10% ；

4）电阻性负载：R=4 Ω，U2=111 V； 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

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 2.2 参数的确定

电阻性负载： R=4 Ω，U2=111 V； 2.3 电路仿真操作步骤

1）选好要用的元件

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2 ɑ=30度在波峰最大值测量的结果

图3 ɑ=30度在波谷最小值测量的结果

图4 ɑ=60度在波峰最大值测量的结果

图5 ɑ=60度在波谷最小值测量的结果

图6 ɑ=90度的波形在波峰最大值测量的结果

图7 ɑ=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

U1Ud和输出电流平均值

Id

(2U2sint)2d(t)U2220V （1）

122U21cos1cosUd2U2sintdt0.9U2ππ22 （2）

Id2）晶闸管的移相范围 当由

UdUdUdR （3）

=150V时，不计控制角余量，即按=0º计算 =0.9U2得

U2Ud150166.67V0.90.9 取U2180V

此时，把（3）式及然后取132。

Ud150V代入（1）式可得，cos10.852，即131.57，

又把（3）式及U250V代入（1）式可得，cos20.383，即2112.52，然后可取2113。

所以控制角的移相范围是（32~113）。

3）晶闸管的电流平均值

IdIdT

和有效值IT为：

1Ud1I28.94A10AIdTId5AIT2R2

输出电流有效值I和变压器二次电流有效值I2

II2

I2U2R1sin22

可求得，当32时，I2有最大值，且为I212.65A

2U2晶闸管所承受的最大正向电压2和最大反向电压为2U2， 故晶闸管的额定电压UT为

UT(2~3)2U2(2~3)2180V760V

又因为要考虑晶闸管的额定电流为(2~3)IT27A