
什么是单相桥式整流电路?电路中使用了四个二极管,它们相互连接形成一个桥式结构。利用二极管的电流引导作用,在交流输入电压U2的正半周,二极管D1、D3导通,D2、D4关断,从而在负载RL上得到一个上正下负的输出电压;负半周则相反,D1、D3关断,D2、D4导通,流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此,利用变压器的一个次级绕组和四个二极管,使整流电路的负载在交流电源的正负半周具有方向恒定的脉动DC电压和电流。桥式整流器的名称只说明电路连接方式为桥式连接,桥式整流二极管:常用元件一般由四个单二极管封装而成,命名为桥式整流二极管、整流桥或全桥二极管。
单相桥式整流电路的工作原理:单相桥式整流电路如图1(a)所示,其中Tr为功率变压器,其作用是将交流电网电压vI变为整流电路所需的交流电压,RL为DC供电所需的负载电阻,四个整流二极管D1-D4以电桥的形式连接,故称为桥式整流电路。
单相桥式整流电路的工作原理可以分析如下。为简单起见,二极管采用理想模型处理,即正向导通电阻为零,反向电阻无穷大。
在v2的正半周,电流从变压器二次绕组的上端流出,只通过二极管D1流到RL,再通过二极管D3流回变压器,所以D1、D3正向导通,D2、D4反向关断。在负载上产生具有正极性和负极性的输出电压。它的电流路径可以由图1(a)中的实线箭头表示。
在v2的负半周,极性与图示相反,电流从变压器二次绕组下端流出,只通过二极管D2流向RL,再通过二极管D4流回变压器,所以D1、D3反向偏置关断,D2、D4正向导通。当电流流过RL时,电压的极性仍为正负,与正半周相同。其电流路径由图1(a)中的虚线箭头示出。
综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导通性,将四个二极管分成两组,根据变压器二次电压的极性导通,将变压器二次电压的正端接负载电阻的上端,负端接负载电阻的下端,这样在负载上总能得到一个单向脉动的电压。
根据以上分析,可以得到桥式整流电路的工作波形,如图2所示。从图中可以看出,流过负载RL的电流iL和电压vL的波形都是单向全波脉动波形。
桥式整流电路具有输出电压高、纹波电压小、灯管承受的最大反向电压低的优点。同时,由于电源变压器在正负半周都有电流供给负载,所以电源变压器得到充分利用,效率高。因此,这种电路在半导体整流电路中得到了广泛的应用。电路的缺点是二极管应用广泛,但目前市面上有整流桥堆,如QL51a ~ G和q62a ~ L,其中QL62a ~ L的额定电流为2a,最大反向电压为25 ~ 1000 V.
单相整流电路在MATLAB中的仿真运算:1单相桥式全控整流电路工作原理电路图(带阻性负载)如图1所示,电路由交流电源u1、整流变压器T、晶闸管VT1 ~4、负载R和触发电路组成。其中晶闸管VT1和VT4、,晶闸管VT2和VT3各组成一对桥臂,由于晶闸管具有单向可控导通性,晶闸管VT1和VT3在变压器二次电压u2的正半周触发,晶闸管VT2和VT3在负半周触发。在u2的正半周(A点电位高于B点电位),如果四个晶闸管都不导通,则负载电流id为0,负载电压为0,VT1、VT4串联承担电压u2。假设VT1和VT4的泄漏电阻相等,每个晶闸管承担u2的一半。如果VT1和VT4给定在触发角。加触发脉冲时,VT1和VT4导通,电流从电源A端通过VT1、R和VT4流回电源B端。当u2过0时,流过晶闸管的电流也下降到0,VT1和VT4关断。
在u2的正半周,延时VT2和VT3仍在触发延时角的处触发(VT2和VT3的=0时wt=),VT2和VT3导通,电流从电源端B流出,经VT3、R和VT2流回电源端A。当u2过0时,电流再次降至0,VT2和VT3关断。之后,VT1和VT4再次开启,依此类推。
2单相桥式全控整流电路在MATLAB/Simulink中的建模与仿真2.1单相桥式电路的仿真模型
单相桥式全控整流电路主要由交流电源、晶闸管和RLC负载组成,其在MATLAB/Simulink中的仿真模型如图2所示。由于SIMULINK库中没有针对单相桥式整流电路的专用触发模块,这里使用一个三相桥式的同步6脉冲发生器来产生晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3的触发脉冲,如图4所示。电压测量得到的变压器二次电压信号作为触发器的同步信号,信号从触发器的AB端输入。触发器的BC、CA端和BLOCk端被常数模块置为“0”,同步6脉冲发生器产生6个触发信号,经Demux分解后与变压器二次电压的相位进行比较。在图4中,它是电压转换。
次级电压波形由中间的第六个触发脉冲和底部的第四个触发脉冲组成。当这个脉冲信号与正弦信号比较时,这两个信号都能满足单相桥触发和移相控制的要求,所以第六个触发脉冲接VT1和VT4控制板,第四个触发脉冲接VT2和VT3控制板。
2.2模拟参数设置
(1)电压源参数。电压源为交流,电压为220V,频率为50Hz,峰值输入电压为220*sqrt(2)。
(2)变压器参数。电压为220V(有效值),二次电压为100V(有效值)。
(3)晶闸管使用默认参数。
(4)负荷RLC的参数。根据具体情况设定
(5)脉冲发生器参数同步6脉冲发生器:同步频率50Hz,脉冲宽度10。
(6)阻力负载角的参数:=0、30、60、120。
(7)系统仿真参数:起始时间为0,变步长,仿真值为ode23,误差为0.001。
2.3模拟结果及分析
图3至图5是阻性负载下的电压和电流的输出波形,图6至图8是阻性负载下的电压和电流的输出波形。图3和图4的波形显示,电压和电流都是脉动的,电源的交流电经过整流器后变成直流电,实现了整流的功能。波形呈现周期性正弦半波,整流电压和电流的形状相似。图3、图4和图5中的电压和电流波形随着控制角的变化而变化。随着控制角的增大,输出电压的平均值减小,输出电流也减小。与图3 ~ 5相比,图6 ~图5显示整流输出电流的纹波明显









