单相交流调压

实验一：单相交流调压电路MATLAB仿真

一、 实验内容

在MATLAB/simulink中对单相交流调压电路进行仿真，得出在阻性负载下，触发相位角α=0°、α=30°、α=60°、α=120、α=150°、α=180°下及阻感性负载α=0°、α=30°、α=50°、α=60°、α=90°、α=150°、α=180°的输出电压、输出电流、晶闸管电压和电流波形。

二、 实验原理

一、电阻负载

如图1-1所示为单相交流调压电路（电阻负载），晶闸管VT1 、VT2反向并联，当给VT1的脉冲触发角α在0°~180°时，VT1会正向导通，负载输出电源电压，当电源电压过零时晶闸管关断，输出电压为零，直到π+α时VT2得到脉冲信号，VT2导通，然后又输出电源波形。在交流电源u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角进行控制就可以调节输出电压。

图1-1

二、 阻性负载

如图2-2所示为交流调压电路（阻性负载），设负载阻抗角为=arctan（L/R）稳态时的移相范围应为≤≤。若晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于u1的角度为，当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后。

VT1

图1-2

三、 实验步骤

一、电阻负载

1.根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中，建立(阻性)模型如图 2-1所示

2.仿真参数设置

算法（solver）ode23tb，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结

时间0.1s，如图 2-2所示：

图2-1

电源参数设置：幅值100v，其相位分别为0°，频率为50HZ,如图2-3：

晶闸管参数设置：Ron=0.001Ώ，Lon=0Ώ，Vf=0V，Rs=50Ώ，Cs=250e-6F如图2-4所示：

脉冲参数设置：振幅1V，周期0.02，占空比5%，相延迟为（α/360）*0.02，如图2-5所示

图2-2

图2-3

图2-4 图2-5

3.分别设置α=0°、α=30°、α=60°、α=90°、α=120°、α=150°、α=180°的脉冲信号，然后执行仿真。

二、阻感性负载

1.根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中，建立(阻感性负载)模型如图2-6所示：

图2-6

2.仿真参数设置

电源参数及其脉冲设置方法与阻性负载一样，只是这里由于加入了电感，将R设为10Ω，L值为0.0318H（此时XL=2fL=10Ω=R, =45°）。如图2-7所示：

图2-7

3.分别设置α=0°、α=30°、α=50°、α=60°、α=90°、α=150°、α=180°的脉冲信号，然后执行仿真。

四、仿真结果

一、电阻负载

1．当α=0°时的各参数的输出，如图3-1所示：

1000-10010.501000-1001000-10010050010-100.010.020.030.04输入电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图 3-1

2.当α=30°时的各参数的输出，如图3-2所示：

1000-10010.501000-1001000-1001005001000-10000.010.020.030.04输入电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1图3-2

3.当α=60°时的各参数的输出，如图3-3所示：

1000-10010.501000-1001000-1001005001000-10000.010.020.030.04输入电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1图3-3

4.当α=90°时的各参数的输出，如图3-4所示：

1000-10010.501000-1001000-1001005001000-10000.010.020.030.04输入电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-4

5.当α=120°时的各参数的输出，如图3-5所示：

1000-10010.501000-1001000-1001005001000-10000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-5

6.当α=150°和α=180°时的各参数的输出，如图3-6所示：

1000-10010.50500-50500-505001000-10000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

1000-10010.500.020-0.020.020-0.0210-11000-10000.010.020.030.04输入电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-6

二、阻感负载

(R= 10Ω，L=0.0318H ,XL=2fL=10Ω, =45°)

当α>=45°时，取α为50°、60°、90°、150°、180°：当α<=45°时，取α为0°、30°。

1.当α=50°时的各参数的输出，如图3-7所示：

1000-10010.501000-100100-1010501000-10000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-7

2.当α=60°时的各参数的输出，如图3-8所示：

1000-10010.501000-100100-1010501000-10000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-8

3.当α=90°时的各参数的输出，如图3-9所示：

1000-10010.501000-100100-1010502000-20000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-9

4.当α=150°时的各参数的输出，如图3-10所示：

1000-10010.50500-5010-110.502000-20000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1图3-10

5.当α=180°时的各参数的输出，如图3-11所示：

1000-10010.500.50-0.50.020-0.0210-12000-20000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-11：

6.当α=0°时的各参数的输出，如图3-12所示：

1000-10010.501000-100100-1010502000-20000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1

图3-12

7.当α=30°时的各参数的输出，如图3-13所示：

1000-10010.501000-100100-101050500-5000.010.020.030.04电源电压脉冲信号输出电压输出电流晶闸管电流晶闸管电压0.050.060.070.080.090.1