單相交流調(diào)壓電路仿真研究課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-10-08 06:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大功率 半導(dǎo)體 器件。在性能上 ,晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?,而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性 ,它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。 三、晶體管的工作原理分析 在分析 SCR 的工作原理時(shí)，常將其等效為兩個(gè)晶體管 V1和 V2串級(jí)而成。此時(shí)， 其工作過(guò)程如下： 如果 IG(門(mén)極電流 )注入 V2 基極， V2 導(dǎo)通，產(chǎn)生 IC2（ β 2IG ）。它同時(shí)為 V1的基極電流，使 V1 導(dǎo)通，且 IC1= β 1IC2,IC1 加上 IG 進(jìn)一步加大 V2 的基極電流，從而形成強(qiáng)烈的正反饋，使 很快進(jìn)入完全飽和狀態(tài)。此時(shí) SCR 飽和導(dǎo)通，通過(guò) SCR 的電流由 R確定為 EA/R。 UAK 之間的壓降相當(dāng)于一個(gè) PN 結(jié)加一個(gè)三極管的飽和壓降約為 1V。此時(shí)，將IG調(diào)整為 0，即 UGK0，也不能解除正反饋， G 極失去控制作用。 晶閘管靜態(tài)工作特性：只有當(dāng)晶閘管承受正向電壓并且有門(mén)極觸發(fā)電流的情況下才 能導(dǎo)通。導(dǎo)通后，門(mén)極失去控制作用，不論門(mén)極觸發(fā)電流是否存在，都保持導(dǎo)通，只有通過(guò)外電路使得流過(guò)晶閘管的電流為零才能讓晶閘管關(guān)斷。 RN P NP N PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b) 圖 16 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理圖 a)雙晶體管模型 b)工作原理 皖西學(xué)院 單相交流調(diào)壓電路仿真研究 9 為了分析負(fù)載電流 oi 的表 達(dá)式及導(dǎo)通角 ? 與 ? 、 ? 之間的關(guān)系，假設(shè)電壓坐標(biāo)原點(diǎn)如圖所示，在 ???t 時(shí)刻晶閘管 T1導(dǎo)通，負(fù)載電流 i0 應(yīng)滿(mǎn)足方程： L0Riddtio?= iu = iU2 sin t? 其初始條件為： i0 | ???t =0, 解該方程，可以得出負(fù)載電流 i0 在 ? ≤ t? ≤ ??? 區(qū)間內(nèi)的表達(dá)式為： i0 = ])s i n ()[ s i n ()(2 t a n/)(2???????? ?????? ti etLR U . 當(dāng) t? = ??? 時(shí)， i0 =0，代入上式得，可求出 ? 與 ? 、 ? 之間的關(guān)系為： sin（ ??? ? ） =sin（ ? ? ） e ??tan/? 利用上式，可以把 ? 與 ? 、 ? 之間的關(guān)系用下圖的一簇曲線(xiàn)來(lái)表示。 圖 17? 與 ? 、 ? 之間的關(guān)系曲線(xiàn) 圖中以 ? 為參變量，當(dāng) ? =0 0 時(shí)代表電阻性負(fù)載，此時(shí) ? =180? ? ；若 ? 為某一特定角度，則當(dāng) ? ? ? 時(shí)， ? =180 ? ，當(dāng) ? ? 時(shí)， ? 隨著 ? 的增加而減小。 上述電路在控制角為 ? 時(shí)，交流輸出電壓有效值 UO 、負(fù)載電流有效值 Io、晶閘管電流有效值 IT分別為： Uo =Ui? ???? )22s in(2s in ??? 皖西學(xué)院 單相交流調(diào)壓電路仿真研究 10 I0 =2I maxo IT* IT= 2 I maxo IT* 式中， I maxo 為當(dāng) ? =0 時(shí)，負(fù)載電流的最大有效值，其值為： I maxo = 22 )( lRUi?? IT* 為晶閘管有效值的標(biāo)玄值，其值為： IT* = ?? ?????? c os2 )2c os (s in2 ??? 由上式可以看出， IT* 是 ? 及 ? 的函數(shù)下圖給出了以負(fù)載阻抗角 ? 為參變量時(shí)，晶閘管電流標(biāo)幺值與控制角 ? 的關(guān)系曲線(xiàn)。 18 晶閘管電流標(biāo)幺值與控制角 ? 的關(guān)系曲線(xiàn) 當(dāng) ? 、 ? 已知時(shí)，可由該曲線(xiàn)查出晶閘管電流標(biāo)幺值，進(jìn)而求出負(fù)載電流有效值 I0 及晶閘管電流有效值 IT 。 皖西學(xué)院 單相交流調(diào)壓電路仿真研究 11 路及觸發(fā)電路 （總電路） 圖如下 : 圖 19 Protues IsIs 下畫(huà)的 單相交流調(diào)壓主電路及觸發(fā)電路圖 1．建立一個(gè)仿真模型的新文件。在 MATLAB 的菜單欄上新建一個(gè) Model文件這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)空白的仿真平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上可以繪制電路的仿真模型。 Simulink 菜單下面找到 Simpowersystems 和 Simulink 從中找出所需的晶閘管，交流電源，電壓表，電流表，示波器，阻感負(fù)載等。 皖西學(xué)院 單相交流調(diào)壓電路仿真研究 12 ，如下圖 110所示 圖 110 仿真模型圖 注：上圖是截圖，示波器所測(cè)波形從上至下依次是脈沖 脈沖 晶閘管電流、晶閘管電壓、負(fù)載電流、負(fù)載電 壓波形。 ⑴ 觸發(fā)脈沖參數(shù)設(shè)置如下圖所示 : 其中將周期（ period）設(shè)置為 觸發(fā)脈沖寬度（ pulse width）設(shè)置為 5 相位滯后（ phase delay）脈沖一觸發(fā)角可設(shè)為 A= 之間的任意數(shù)，脈沖二的觸發(fā)角為 B=A+，他們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 觸發(fā)角α 相位滯后 換算公式 0 0 相 位滯后 =(觸發(fā)角 /180) 30 60 90 120 150 180 皖西學(xué)院 單相交流調(diào)壓電路仿真研究 13 ⑵負(fù)
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