基于MATLAB的單相橋式整流電路研究

1　引言

整流電路（Rectifier）尤其是單相橋式可控整流電路是電力電子技術中最為重要，也是應用得最為廣泛的電路，不僅應用于一般工業(yè)，也廣泛應用于交通運輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等其他領域。因此對單相橋式可控整流電路的相關參數(shù)和不同性質(zhì)負載的工作情況進行對比分析與研究具有很強的現(xiàn)實意義，不僅是電力電子電路理論學習的重要一環(huán)，而且對工程實踐的實際應用具有預測和指導作用。

2　單相橋式半控整流電路

圖1中VT1和VT2為觸發(fā)脈沖相位互差180的晶閘管，VD1和VD2為整流二極管，由這四個器件組成單相橋式半控整流電路。電阻R和電感L為負載，若假定電感L足夠大，即ωL≥R，由于電感中電流不能突變，可以認為負載電流在整個穩(wěn)態(tài)工作過程中保持恒值。由于橋式結(jié)構(gòu)的特點，只要晶閘管導通，負載總是加上正向電壓，而負載電流總是單方向流動，因此橋式半控整流電路只能工作在第一象限，因為ωL≥R，所以不論控制角α為何值，負載電流id的變化很小。

圖1 單相橋式半控整流電路原理

在u2正半周，觸發(fā)角α處給晶閘管VT1施加觸發(fā)脈沖，u2經(jīng)VT1和VD4向負載供電。u2過零變負時，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。此階段若忽略器件的通態(tài)壓降則負載壓降ud不會出現(xiàn)負的情況。在u2負半周觸發(fā)角α時刻，VT2與VD3觸發(fā)導通，同時向VT1施加反向電壓并使之關斷，u2經(jīng)VT2和VD3向負載供電。u2過零變正時，VD4導通，VD3關斷。VT1和VD4續(xù)流，負載壓降ud又變?yōu)榱恪?br />根據(jù)上述分析，可求出輸出負載電壓平均值為：

（1）
　α角的移相范圍為180°。輸出電流的平均值為:
（2）
流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：
（3）
流過晶閘管的電流有效值： （4）