晶閘管單相交流調(diào)壓電路的設計及仿真

歐陽峰 許昌學院電氣（機電）工程學院

晶閘管單相交流調(diào)壓電路的設計及仿真

歐陽峰 許昌學院電氣（機電）工程學院

本文對晶閘管單相交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路進行了主電路設計，并對接阻感性負載的交流調(diào)壓電路利用MATLAB進行了仿真和計算。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是以矩陣為基礎的一種科學計算語言。Simulink可接在MATLAB上，以模塊框圖進行仿真和計算。Simulink的模塊庫內(nèi)容非常豐富，利用電力系統(tǒng)模塊庫的模塊，可以進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)功電路首先將負載與交流電源接通若干個整周波，再斷開若干個整周波，改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來控制負載上的平均功率。交流調(diào)壓電路多應用在燈光控制和異步電動機的軟啟動，也能用來調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。交流調(diào)功電路常用在電爐的溫度控制，其控制對象是電路輸出的平均功率。

2 帶阻感性負載的交流調(diào)壓電路分析

圖2 -1 阻感負載單相交流調(diào)壓電路及其波形

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

若用導線把晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時負載電流應為正弦波，其相位滯后于電源電壓的角度為。因為只能通過出發(fā)延遲角推遲晶閘管的導通，所以晶閘管的觸發(fā)脈沖應在電流過零點之后，從而使負載電流更為滯后，而無法使其超前。

電感L的參數(shù)計算：

單相交流調(diào)壓電路的負載阻抗角為：

仿真結(jié)果如圖2-2所示。

圖2 -2 單相調(diào)功阻感負載時α=60°時的波形

仿真結(jié)果如圖2-3所示。

圖2 -3 單相調(diào)功阻感負載時α=90°時的波形

能使VT1在VT2到來的時候完全關斷，因此會出現(xiàn)斷流的情況。

仿真結(jié)果如圖2-4所示。

圖2 -4 單相調(diào)功阻感負載時α=150°時的波形

到來的時候完全關斷，因此也會出現(xiàn)斷流的情況。

解方程得：

負載電壓有效值：

晶閘管電流有效值為：

負載電流有效值：

3 結(jié)束語

本設計中的電路圖并不復雜，但通過對電路進行仿真和計算，將交流調(diào)壓電路中開通角 的變化與輸出波形的變化關系呈現(xiàn)了出來。本設計也進一步展現(xiàn)了MATLAB仿真軟件的豐富功能，隨著基于MATLAB的仿真平臺及相關模塊庫的進一步豐富，MATLAB必會成為越來越完善的研究工具。

[1]王兆安.電力電子技術.機械工業(yè)出版社.2009

[2]王云亮.電力電子技術.電子工業(yè)出版社.2009

[3]李宏.常用晶閘管觸發(fā)器集成電路及應用.科學出版社，2011

[4]趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術基礎.清華大學出版社.1999

[5]洪乃亮.電力電子和電機拖動的控制系統(tǒng)的MATLAB仿真.機械工業(yè)出版社.1993