單相交流調(diào)壓電路

1、東南大學(xué)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱:2016年11月17日單相交流調(diào)壓電路自動(dòng)化電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)鯊報(bào)存學(xué)號(hào)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2單相交流調(diào)壓電路2.1交流調(diào)壓2. 2工作過程 3 MATLAB仿真驗(yàn)證3.1同步脈沖觸發(fā)器3.2單相交流調(diào)壓電路11123. 3相關(guān)公式的驗(yàn)證 4實(shí)驗(yàn)小結(jié)電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)敦報(bào)種學(xué)號(hào)1實(shí)驗(yàn)冃的學(xué)習(xí)單相交流調(diào)壓電路，加深對(duì)相關(guān)概念和參數(shù)的理解.掌握其工作原理以及在不同延 遲勿下的工作特性。學(xué)習(xí)脈沖觸發(fā)電路，并設(shè)計(jì)一個(gè)同步脈沖觸發(fā)器。利用MATLAB仿真臉 證相關(guān)公式的正確性02單相交流調(diào)壓電路2.1交流調(diào)壓交流調(diào)壓是指交流電壓幅值的變換（其頻率不變九交流調(diào)壓器通常是指

2、接在交流電源 與負(fù)載之間，用以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)負(fù)載電壓冇效值的電力電子裝置，它們町以采用相位控制或通斷 控制。2. 2工作過程單相交流調(diào)壓電路由兩只反并聯(lián)的晶閘管VT1和VT2組成，如圖2.1所示。由于晶閘管 為單向開關(guān)元件故用兩只普通需閘管分別作正負(fù)半周的開關(guān)，當(dāng)一個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí).它的 管壓降成為另一個(gè)晶閘管的反壓使之阻斷，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自由換流。/rVT1VT2 4圖2.1單相交流調(diào)壓電路2. 2.1帶電阻負(fù)我時(shí)的工作情況#電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)鯊報(bào)存學(xué)號(hào)(a)(b)0"r i0oxUkII(C)Nn ”和2：1 N -Q S 2" ； I*圖2. 2電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路工作波形圖2

3、. 2中（a）是輸入交流電壓Ua波形，（b）和（c）是電阻性負(fù)載卜不同a的輸出交流電壓波形。波形分析:（1） 改變控制角a就町將電源電壓"fiiji" 0cu irTr+a區(qū)間一塊，從而在負(fù)載上得到不同大小的交流電壓（2） 輸出電壓不是正弦波，包含一些奇次諧波。適用于對(duì)波形沒有要求的場(chǎng)合，例如溫度和燈光的調(diào)節(jié)2. 2. 2帶電阻負(fù)載時(shí)的數(shù)呈計(jì)算負(fù)我電壓冇效值:h 廣"I 2a sill 2aUr= -J (V2U,sma>t)2da)t=uJl=6捋 +予 4為輸入交流電壓有效值）負(fù)我電流右效值:211Ur Ur I 2a sill 2a Ur Ism2a

4、ir a iRppJi+ h輸出冇功功率:U, 2a sin 2a U/ sin2a k a R = UrL =(1) =-(+R RR rI 2m ) R'2Tr Ti2. 2. 3輸入功率因數(shù)PF和控制角a的關(guān)系（1） 輸入功率因數(shù)為有功功率與視在功率之比5電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)敦報(bào)種學(xué)號(hào)視在功率：S = UJr輸入功率耐，瓷十_ 2。Jsili 2a Tta2112it9(2) 如圖2.3所示 a越大輸出電壓越低，輸入功率因數(shù)也越低。當(dāng)*0時(shí)，無(wú)功功率一部分由基波電流相移產(chǎn)生.另一部分則由諧波電流產(chǎn)生。PF圖2. 3輸入功率負(fù)裁與控制角的關(guān)系3 MATLAB仿真驗(yàn)證3.1同步脈沖觸發(fā)

5、器3.1.1地路模型圖3.1同步雙脈沖M發(fā)器輸入1為延遲角a的給定值，輸入2為同步電壓U,輸入3為控制端，輸入0時(shí)，允許 觸發(fā)脈沖輸出：另外輸入K1為電源頻率，輸入Pwidth為脈沖寬度在此設(shè)冒分別為60HZ 和20° :輸出1為間隔180°的雙窄脈沖。3. 1.2設(shè)計(jì)原理在六脈沖觸發(fā)器的基礎(chǔ)上將輸入信號(hào)改為單相交流電壓，分析設(shè)計(jì)要求可知.需要產(chǎn) 生兩個(gè)間隔為180°的雙窄脈沖，即將輸入信號(hào)反相后即町作為互差180。的同步信號(hào)。模塊MUX將兩路信號(hào)合并為一個(gè)信號(hào)列對(duì)于每一個(gè)信號(hào)，當(dāng)其由負(fù)過零變正時(shí)，模塊Hit Crossing會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正向脈沖即電網(wǎng)電壓的同步脈沖

6、。此脈沖一方面作用于積分器的同步輸入端.產(chǎn)生枳分同步信號(hào).使其開始積分：另一方而，它將轉(zhuǎn)化成布爾類型的最后 作用于RS觸發(fā)器的復(fù)位端R。模塊Relational Operatori將給定的觸發(fā)角轉(zhuǎn)變?yōu)榉e分值勺模塊Integrator輸出相比較.來產(chǎn)生觸發(fā)晶閘管的時(shí)刻。當(dāng)達(dá)到a角度時(shí)模塊Relational Operatori輸出1.作用Logical 0perator2模塊，產(chǎn)生一個(gè)上升沿使枳分器Integrator2開始積分，共輸出信號(hào)與給定脈沖寬度相比較后，產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)脈沖.模塊Logical Operator的輸出經(jīng)模塊Memory送入RS觸發(fā)器。當(dāng)其為高電平時(shí)*其Q輸出端為b為下次

7、脈沖做準(zhǔn)備。Memory的作用是為了防止當(dāng)同步脈沖與觸發(fā)脈沖同時(shí)到來 時(shí)將觸發(fā)信號(hào)向后延遲極小一段時(shí)間避開同步脈沖.3. 1.31作波形分析圖3. 2雙脈沖觸發(fā)器波形從圖3. 2 nJ以看出，兩個(gè)脈沖波形相位相差180度町為單相交流調(diào)壓電路兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管提供脈沖信號(hào)。3. 2單相交流調(diào)壓電路3. 2.1電路模型bd*Jialpha_<te9J11niUcACupuoo1 ° 1_BlockJVJsingle pukeScopeZD doted ThBtcTqflB*Detailed ThyristorlVotage MesurementZVaSeries RLC Branc

8、hJ»7_/oKage MeasuemertlContinuoMpowergui圖3. 3單相交流調(diào)壓電路3. 2.2工作波形（1 = 0。時(shí)，Ur波形電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)軟報(bào)存學(xué)兮150.50-0.51.50.50-0.59719729 7337497597697797897998(a)a = O。時(shí)Ur被形如圖3. 4(a)所示，脈沖1在交流電壓負(fù)半周，脈沖2在交流電壓正半周，故將脈沖1接到圏2.1中的VT2,而脈沖2接到VTh實(shí)現(xiàn)自由換流。(1 = 30。時(shí)，Ur波形1.50,50051,50.50059.539,549.559569.579589.599.69.G1962 =

9、30。時(shí)，Ur波形(3) a = 60。時(shí)，5波形11電力電了技術(shù)其礎(chǔ)宜敦報(bào)告15a 50-0.5150.50-0.59579.58959969.61 9克 9.6396496513(c)a = 60。時(shí)，Ur波形a = 90。時(shí)，Ur波形150.5005159.659 6G 3.67968969979.719639640.500.5(d)a = 90。時(shí)，Ur波形a = 120。時(shí)，Ur波形電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)鯊報(bào)存學(xué)兮15a= 150。時(shí)，Ur波形(f) a= 150。時(shí)，Ur 波形圖3. 4不同a角下負(fù)載電壓波形3. 2.3分析總結(jié)(1)仿真波形與理論波形一致;(2)不同的(I角會(huì)得到不同

10、的輸出波形。電力電了技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)鯊報(bào)存學(xué)兮3. 3相關(guān)公式的驗(yàn)證3. 3.1電路模型為驗(yàn)證負(fù)我電壓、電流有效值計(jì)算公式，需要測(cè)量其有效值，在電路中加入RMS模塊用來測(cè)量負(fù)我電壓Ur,負(fù)載電流Ir冇效值3. 3. 2測(cè)最數(shù)據(jù)«/°0306090120150理論值/V26& 7264.8241. 0190.0H& 845. 6測(cè)最值/V267. 7263.9240.2189.3118.345.3誤差/%0.370. 340. 330. 370. 420. 66表1負(fù)電壓有效值Ur0306090120150理論值/A134. 4132.4120.595.059.422.8測(cè)量ffi/A133. 9132120. 194.759. 1722. 67誤差/%0.370. 340. 330. 370. 420. 66«2負(fù)電流有效值Irit：輸入交流電壓Uq®大值為380苴有效值為268. 7.負(fù)載電阻為2Q分析:測(cè)最值與理論值基本一致，誤差在0.4%左右，可以驗(yàn)證負(fù)載電斥Ur,負(fù)載電流Ir有