整流电路及其仿真分析
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本文首先介绍三相全桥整流电路、12脉波整流电路的工作原理，构建两种整流电路的仿真模型，并进行对比。通过MATLAB的仿真，分析2种整流电路的输出波形、输入电流波形的畸变，仿真结果与理论相一致。本文构造的模型灵活、方便，能加深对整流电路的理解和设计。1.引言
整流电路运用比较广泛。在交通运输中、交流机车传动系统的直流部分是通过整流来提供的；在电力输电系统中，从电网中输出的是三相交流电，随着距离、容量、等级等的增加，高压直流输电更具优势；家用电器，采用直流电，也是通过AC/DC的转换得到的。研究整流电路具有一定的意义，本文对三相全控整流电路、12脉波整流电路进行分析。
整流电路包含输入交流电、输出直流电、控制回路的触发脉冲，包含多种电气元件，电路分析复杂。并且整流桥的使用会产生谐波，谐波会对电网造成谐波电流污染。在分析整流电路时，不但要分析触发脉冲、负载对输出波形的影响，还要分析输入电流的畸变。Matlab/Simulink 仿真软件有电力系统模块，通过原理图构造Simulink模型进行仿真。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路、12脉波整流电路建模，进行仿真分析。2.整流电路工作原理
2.1 三相全控整流电路工作原理
三相全控整流电路如图1所示，由VT1、VT3、VT5共阴极接法和VT2、VT4、VT6共阳极接法共同构成，包含6个晶闸管，共阴极组中与U、V、W三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阴极组中与U、V、W三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。每一时刻都有一个共阴极接法晶闸管和一个共阴极晶闸管，处于导通状态。晶闸管按从1到6的顺序导通，VT1、VT2脉冲相位差为60°，VT1、
整流电路及其仿真分析
南京航空航天大学金城学院 张明霞 李红霞
VT3脉冲相位差为120°，输出电压一周期脉动6次，所以也称为6脉波整流电路。2.2 12脉波整流电路工作原理
2个三相全控整流电路进行串联或者并联形成12脉波整流电路。在该电路中一个三相全控整流电路输入变压器采用星型接法，另一个三相全控整流电路输入变压器采用三角型接法，从而使2个整流桥输入交流电相位相差30°，从而使整流输出电压一个周期脉动12次。移相变压器二次侧绕组△型接法的匝数是Y型接法的倍，因此副边上两组绕组对应的线电压是一样的。12脉波整流电路与三相全控整流电路相比较由于采用移相变压器，将输入电压进行移相，增加整流电路相数，减小整流系统产生的电流谐波，因此12脉波整流电路应用广泛。
3.整流电路仿真分析
3.1 三相全控整流电路仿真分析
图2所示为三相全控整流电路仿真模型，MATLAB算法选择ode23t，图中输入三相交流电
图1 三相全控整流电路图
图2 三相全控整流电路仿真模型
DOI:10.19353/https://www.wendangku.net/doc/ff11600557.html,ki.dzsj.2019.04.053
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流波形的正弦度较高。图7所示为示波器scope2整流电路输出电压波形，输出电压在580V，一个周期有12个脉动.。通过图6与图3的比较可见，12脉波整流电路比三相全桥整流电路输入电流的正弦度有很大提高，移相变压器能够很好的抑制谐波。4.结论
利用Matlab/Simulink仿真软件，构造三相全桥整流电路、12脉波整流电路的仿真模型，仿真整流电路的输出电压、分析整流电路的谐波。通过Matlab/Simulink仿真软件构造的仿真模型具有灵活性、方便性，对进一步加深整流电路的理论知识和电气设计有一定的意义。
参考：冷增祥，徐以荣，电力电子技术基础：东南大学出版社，2012；陈中，基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真：清华大学出版社，2014；李永东.现代电力电子学原理及应用：电子工业出版社，2011。
作者简介：
张明霞（1978—），女，四川人，工学硕士，讲师，主要从事电力电子、电机等教学方面的研究工作。
李红霞（1980—），女，河北人，工学硕士，讲师，主要从事单片机、电气等教学方面的研究工作。
相电压有效值为220V、频率50Hz、相位别为0°、120°、-120°。为了仿真收敛，整流桥前方，加入1mH滤波电感、0.01?电阻，负载电阻取值为50?。示波器scope1中显示了输入电压与输入电流波形，为了观察方便将电压波形进行了幅度缩小，如图3所示，从图3中可以观察到输入电流波形发生了畸变，不再是标准的正弦波。图4所示为整流电路输出电压波形，为示波器scope2显示波形，输出电压为515V，一个周期有6个脉动.，与理论相一致。3.2 12脉波整流电路仿真分析
图5所示为12脉波整流电路仿真模型，MATLAB算法选择ode23t，图中输入三相交流电相电压有效值为220V、频率50Hz、相位分别为0°、120°、-120°。移相变压器采用Yg/Y 联结和Yg/△连接，移相变压器三个绕组的电压分别为380V、220V、220V。输入电压经过移相变压器后，得到了互差30°的六相对称电压。示波器scope1中显示了输入电压与输入电
流波形，如图6所示，为了观察方便将电流波形进行了幅度缩小，从图6中可以看到输入电
图3 三相全控整流电路输入电流、输入电压仿真波形图4 三相全控整流电路输出电压仿真波形图7 12脉波整流电路输出电压仿真波形
图6 12脉波整流电路输入电流、输入电压仿真波形
图5 12脉波整流电路仿真模型
基于MATLAB的整流电路仿真分析
密级：公开 科学技术学院 NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2008—2012年） 题目基于MATLAB的整流电路仿真分析 学科部： 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期：
目录 摘要 ............................................................................................................... Ⅰ矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。Abstract . (Ⅱ) 第一章三相桥式全控整流电路的仿真....................................................... 0聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 1.1 电路的构成及工作特点.................................................................. 0残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 1.2 建模及仿真...................................................................................... 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.3参数设置及仿真............................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.4 故障分析.......................................................................................... 3謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.5 小结.................................................................................................. 4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。第二章基于MATLAB的单相桥式整流电路仿真分析................................. 5茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.1单相桥式半控整流电路................................................................ 5鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.2 单相桥式半控整流电路带纯电阻性负载情况............................ 7籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.3 单相桥式全控整流电路.............................................................. 12預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 2.4 单相桥式全控整流电路带纯电阻性负载情况.......................... 14渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 2.5 单相桥式全控整流电路带电阻电感性负载情况...................... 16铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。结论 .............................................................................................................. 18擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。参考文献：................................................................................................... 19贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。致谢 .............................................................................................................. 20坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
三相桥式全控整流电路分析
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
RC正弦波振荡器电路设计及仿真
《电子设计基础》 课程报告 设计题目： RC正弦波振荡器电路设计及仿真学生班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 时间： 成绩： 西南xx大学 信息工程学院
一.设计题目及要求 RC正弦波振荡器电路设计及仿真，要求： （1）设计完成RC正弦波振荡器电路； （2）仿真出波形，并通过理论分析计算得出频率。 二.题目分析与方案选择 在通电瞬间电路中瞬间会产生变化的信号且幅值频率都不一样，它们同时进入放大网络被放大，其中必定有我们需要的信号，于是在选频网络的参与下将这个信号谐振出来，进一步送入放大网络被放大，为了防止输出幅值过大所以在电路中还有稳幅网络（如图一中的两个二极管），之后再次通过选频网络送回输入端，经过多次放大稳定的信号就可以不断循环了，由于电路中电容的存在所以高频阻抗很小，即无法实现放大，且高频在放大器中放大倍数较小。 三.主要元器件介绍 10nf电容两个；15kΩ电阻一个；10kΩ电阻三个；滑动变阻器一个；2.2k Ω电阻一个；二极管两个；运算放大器；示波器 四.电路设计及计算 电路震荡频率计算： f=1/2πRC
起振的复制条件：R f/R i>=2 其中R f=R w+R2+R3/R d 由其电路元件特性 R=10KΩ C=10nF 电路产生自激震荡，微弱的信号1/RC 经过放大，通过反馈的选频网络，使输出越来越大，最后经过电路中非线性器件的限制，使震荡幅度稳定了下来，刚开始时A v=1+R f/R i >3。 平衡时A v=3，F v=1/3(w=w0=1/RC) 五.仿真及结果分析 在multisim中进行仿真，先如图一连接好电路，运行电路，双击示波器，产生波形如下图 图2 刚开始运行电路时，输出波形如图2，几乎与X轴平行，没有波形输出。
各种电路仿真软件的分析与比较
一．当今流行的电路仿真软件及其特性 电路仿真属于电子设计自动化（EDA）的组成部分。一般把电路仿真分为三个层次：物理级、电路级和系统级。教学中重点运用的为电路级仿真。 电路级仿真分析由元器件构成的电路性能，包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、瞬态分析等。电路级仿真必须有元器件模型库的支持，仿真信号和波形输出代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使设计人员在实际电子系统产生之前，就有可能全面地了解电路的各种特性。目前比较流行的电路仿真软件大体上说有：ORCAD、Protel、Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker、Micro-CAP 和Edison等一系列仿真软件。 电路仿真软件的基本特点： ●仿真项目的数量和性能： 仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件都有的基本功能是：静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项；可能有的分析是：傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真软件如SIMextrix只有6项仿真功能，而Tina6.0有20项，Protel、ORCAD、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能。对电子设计和教学的各种需求考虑的比较周到。例如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。 Pspice语言擅长于分析模拟电路，对数字电路的处理不是很有效。对于纯数字电路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件，例如，Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plusII等。 ●仿真元器件的数量和精度： 元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千个到1--2万个不等的仿真元件，但软件内含的元件模型总是落后于实际元器件的生产与应用。因此，除了软件本身的器件库之外，器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。大量的网络信息也能提供有用的仿真模型。设计者如果对仿真元件模型有比较深入的研究，可根据最新器件的外部特性参数自定义元件模型，构建自己的元件库。对于教学工作者来说，软件内的元件模型库，基本上可以满足常规教学需要，主要问题在于国产元器件与国外元器件的替代，并建立教学中常用的国产元器件库。 电路仿真软件的元件分类方式有两种：按元器件类型如电源、二极管、74系列等分成若干个大类；或按元器件制造商分类，大多数仿真软件有电路图形符号的预览，便于选取使用。
三相电压型PWM整流器及仿真
三相电压型PWM整流器及仿真
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电力电子课程设计课程设计报告 题目：三相电压型PWM整流器与仿真 专业、班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年 1 月 6 日 内容得分 1、三相桥式电路的基本原理（10分） 2、整流电路基本原理（10分） 3、pwm控制的基本原理（10分 4、三相电压型pwm整流电路仿真模型（30分） 5、结果分析（30分） 6、程序文件（10分） 总分
摘要：叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。 关键词：整流器；PWM；simulink
目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (4) 2.3 pwm控制的基本原理 (6) 2.4 PWM整流器的发展现状 (6) 三设计内容 (8) 3.1 仿真模型 (8) 3.2 各个元件参数 (11) 3.3 仿真结果 (13) 3.4 结果分析 (15) 四总结 (15) 五参考文献 (15)
一任务书 1.1 题目 三相电压型PWM整流器仿真 1.2 设计内容及要求 设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB软件搭建其仿真模型并验证。 设计要求(pwm整流器仿真模型参数): (1)交流电源电压600V，60HZ (2)短路电容30MVA (3)外接负载500kVar，1MW (4)变压器变比 600/240V (5)0.05s前，直流负载200kw，直流电压500V，0.05s后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。 1.3 报告要求 (1)叙述三相桥式电路的基本原理 (2)叙述整流电路基本原理 (3)叙述pwm控制的基本原理 (4)记录参数（截图） (5)记录仿真结果，分析滤波结果 (6)撰写设计报告 (7)提交程序源文件
桥式整流电路分析
1、桥式整流 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。 桥式整流电路如图Z0705所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的 三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载 电阻R L组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示。在u2的正半周，D1、 D3导通，D2、D4截止， 电流由T R次级上端经 D1→R L →D3回到 TR次级下端，在负载 RL上得到一半波整流 电压。 在u2的负半周，D1、 D3截止，D2、D4导通， 电流由Tr次级的下端 经D2→R L→D4回到 Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流 电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电 流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 GS0709 I L = 0.9U2／R L GS0710 流过每个二极管的平均电流为 I D= I L／2 = 0.45 U2／R L 每个二极管所承受的最高反向电压为 2、半波整流电路 半波整流电路，由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成，如下图所示。电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2的正半周电压基本相同。
市电（交流电网）变为稳定的直流电需经过变压、整流、滤波和稳压四个过程。利用二极管的单向导电性，将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。有时将变压器、整流电路和滤波电路一起统称为整流器。 （1）正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。 （2）负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。
电力电子电路设计与仿真
1 设计 1.1 总体设计 根据本课题需要，我们需要设计一个逆变电源装置。我们需要设计出输入输出滤波电路、逆变电路、驱动电路、检测电路、保护电路等模块并设计出其参数，其结构框图如Figure 1 所示。 Figure 1 总体结构框图 1.2 逆变电源装置的主电路设计 电网的交流电经过二极管不控整流电路将交流电转换成脉动的直流电，经过直流滤波电路，使脉动的直流电的电压波形变得更加平滑，变成有一定纹波的稳压电源，经过三相逆变电路后，输出为三相交流电，再通过隔离变换电路，滤除三相交流电的直流成分，再经过输出滤波器，此时输出的三相交流电就能很好带动负载并能很好的的满足课题的需求。 Figure 2 主电路原理框图
1.2.1 负载参数的计算 Figure 3 等效负载 Ⅰ 负载电阻最小值 Ⅱ 负载电感最小值
1.2.2 滤波电容参数的计算 滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以设计滤波电路时，先选择设计滤波电容。首先取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍 即 则有 我们取 。7个 250V 50HZ 交流电路用于60HZ时耐压降为60%。 即：250×0.6=150V > 110V
1.2.3 滤波电感参数的计算 滤波电感的作用是减小输出电压的谐波电压，保证基波电压的传输，即电感不可太大也不可以太小。选取的电感参数应满足以下几个条件：①滤波电路的固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率，② 不应太大而接近于1，③ 应该较小 我们取 ，则有 实取L =1.6mH，则有 此时滤波电路的固有频率为
1.2.4 逆变电路的输出电压 Figure 4 逆变输出后的等效图 Ⅰ 空载 Ⅱ ①额定负载
电子电路仿真分析与设计
上海大学 模拟电子技术课程 实践项目 项目名称：_电子电路仿真分析与设计_指导老师：_______李智华________ 学号：______12122272_______ 姓名：_______翟自协________ 日期：_____2014/1/27______
电子电路仿真软件PSPICE 题目一：放大电路电压增益的幅频响应与相频响应 电路如图所示，BJT为NPN型硅管，型号为2N3904，放大倍数为50，电路其他元件参数如图所示。求解该放大电路电压增益的幅频响应和相频响应。 步骤如下： 1、绘制原理图如上图所示。 2、修改三极管的放大倍数Bf。选中三极管→单击Edit→Model→Edit Instance Model， 在Model Ediror中修改放大倍数Bf＝50。 3、由于要计算电路的幅频响应和相频响应，需设置交流扫描分析，所以电路中需要有交流源。 双击交流源v1设置其属性为：ACMAG=15mv,ACPHASE=0。 4、设置分析类型： 选择Analysis→set up→AC Sweep，参数设置如下：
5、Analysis→Simulate，调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。 6、Trace→ Add（添加输出波形），，弹出Add Trace对话框，在左边的列表框中选中v(out)，单击右边列表框中的符号“/”，再选择左边列表框中的v(in)，单击ok按钮。 仿真结果如下：
上面的曲线为电压增益的幅频响应。要想得到电压增益的相频响应步骤如下：在probe下，选择Plot→ Add Plot（在屏幕上再添加一个图形）。如下图所示： 单击Trace→ Add（添加输出波形），弹出Add Trace对话框，单击右边列表框中的符号“P”，在左边的列表框中选中v(out)，单击右边列表框中的符号“-”，再单击右边列表框中的符号“P”，再选择左边列表框中的v(in)，单击ok按钮。函数P（）用来求相位。
三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验
基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告 １33５104０施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图: 图１ 图2
1、带电阻负载时 当a≤6０°时,电压波形均连续，对于电阻负载,电流波形与电压波形形状相同，也连续。 当a>60°时，电压波形每６0°中的后一部分为零，电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。 分析可知α角的移相范围是０°-－1２0°。 2、带阻感负载时 ａ≤6０°时,电压波形连续,输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似，但得到的负载电流波形却有差异。电容的容值越大电流波形就越平缓,近于水平直线。 a >６0°时,电压波形则出现负值,是因为环流的作用使得电压反向。 分析可知α角的移相范围是0°--9０°。 二、仿真过程与结果： 设置三个交流电压源Va，Ｖｂ，Vc相位差均为1２0°,得到桥式全控的三相电源。６个信号发生器产生整流电路的触发脉冲，六个晶闸管的脉冲按VT1－VT2-VT3-VT4－ＶＴ５-VＴ6的顺序依次给出，相位差依次为６0°。 设置电源频率为50Hｚ：
三、仿真结果 1、带电阻负载：R=100Ω，无电容（1）α＝0°时各波形如下： （2）α=3０°各波形如下： （3）α=6０°各波形如下：
（4）α=90°各波形如下: 2、带阻感负载:R=100Ω,H=1H (1)α=0°各波形如下：
(2)α=30°各波形如下： (3）α=60°各波形如下：
（4）α＝90°各波形如下: (可以看到，和理论符合得很好，说明各参数设置合理,电路的工作状态接近于理想情况） 实验总结: 通过此次仿真实验，让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻，反正就是熟能生巧,然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。虽然是验证性的实验,但是还是收获比较多。
三相桥式PWM整流电路分析
三相桥式PWM整流电路分析 【摘要】为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波。通过对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制，使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近1的功率因数。本文主要对电压型三相半桥式PWM整流电路进行分析，在此基础上对PWM 整流技术加以探讨，对PWM整流装置的维护和设计有一定参考价值。 【关键词】PWM整流；三相桥 1.引言 随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染。电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变。 为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位。这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。高功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。只要对整流器各开关器件施以适当的PWM控制，就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制，不仅可实现交流电流接近正弦波，而且可使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数总是接近于1。本文主要对电压型三相半桥式PWM整流电路进行分析，在此基础上对PWM 整流技术加以探讨，对PWM整流装置的维护和设计有一定参考价值。 2.传统整流电路的存在的问题 在我国，当前主要的谐波源主要是一些整流设备，如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式，采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流，造成电网的谐波污染，而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低，因换流引起电网电压波形畸变等缺点。这些整流器从电网汲取电流的非线性特征，给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。因此，十分必要开发趋于理想参数的更优电路，电压型三相半桥式PWM整流电路就是其中一种。 3.三相桥式PWM整流电路 3.1 整流电路的理想状态 为使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数接近于1。整流电
电路设计与仿真报告完成版
实验一用硬件描述语言设计电路 一、实验目的 用硬件描述语言AHDL(Altera HardwareDescription Language)、Verilog HDL等自主设计电路，完成相应功能。 二、实验程序 1、比较器设计（采用VerilogHDL语言） modulecompare_n(x,y,xey,xgy,xsy); input [3:0]x,y; outputxey,xgy,xsy; regxey,xgy,xsy; always@(x or y) begin if (x==y) xey=1; elsexey=0; if (x>y) xgy=1; elsexgy=0; if (x begin count<=0; temp1<=~temp1; end else count<=count+1; end always@(negedgeclockin) begin if(count==1) temp2<=~temp2; end assignclockout=temp1^temp2; endmodule 实验波形 给定的时钟clockin周期为20ns,经过MAX+plusⅡ仿真后得到如下波形： 从上面的波形可以看出，输出信号的频率变为输入时钟信号频率的三分之一，实现了三分频。 基于simulink 的单相桥式整流电路的仿真 11电牵3班8号xx 关键字：单相桥 全控 整流 simulink 本次实验主要为利用simulink 中的块原件来构建电力电子中的一种基本整流电路——单相桥式全控整流电路，整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功能是将交流电变为直流电在整流电路的设计过程中，需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。如果通过实验来验证， 需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤， 这样使得设计耗资大，效率低， 周期长。现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法， 可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。 Matlab 是一种计算机仿真软件， 它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。Simulink 是基于框图的仿真平台， 它挂接在Matlab 环境上，以Matlab 的强大计算功能为基础， 用直观的模块框图进行仿真和计算。其中的电力系统（Power System ）工具箱是专用于RLC 电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。以Matlab7.0 为设计平台， 利用Simulink 中的Pow er System 工具箱来搭建整流电路仿真模型，设置参数进行仿真。 一、 单相桥式全控整流电路工作原理 1、阻感负载的工作情况 电路分析 在u 2正半周期 触发角α处给晶闸管VT 1 和VT 4加触发脉冲使其开通，u d =u 2。负载 电感很大，i d 不能突变且波形近似为一条水平 线。u 2过零变负时，由于电感的作用晶闸管 VT 1和VT 4中仍流过电流i d ，并不关断。 ωt=π+α时刻，触发VT 2和VT 3，VT 2和VT 3 导通，u 2通过VT 2和VT 3分 别向VT 1和VT 4 施加反压使VT 1和VT 4关断，流过VT 1和VT 4 的电流迅速转移到VT 2和VT 3上，此过程称为 换相，亦称换流。 假设负载电感很大，负载电流i d 连续且 波形近似为一水平线。 2、基本数量关系 晶闸管移相范围为90?，因为当α ＝ 90? 时， Ud ＝0。整流电路输出平均电流I d 和SCR 的 电流平均值I dT 变压器二次侧电流i 2的波形为正负各180?的 矩形波，其相位由α角决定，有效值I 2=I d 。 整流电路输出平均电压 T L u 1u i i ?+===απαα απ ωωπcos 9.0cos 22)(d sin 21222d U U t t U U R U I d =d d dT 21I I = 电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747到 F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件， 一、传统二极管整流电路面临的问题 近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。 开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达～，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。 举例说明，目前笔记本电脑普遍采用甚至或的供电电压，所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）P O，占电源总损耗的60％以上。因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC ／DC变换器提高效率的瓶颈。 二、同步整流的基本电路结构 同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。 1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路 2、单端自激、隔离式降压同步整流电路 图1 单端降压式同步整流器的基本原理图 基本原理如图1所示，V1及V2为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V1导通，V2关断，V1起整流作用；在次级电压的负半周，V1关断，V2导通，V2起到续流作用。同步整流电路的 VHDL与集成电路CAD 实验四十二简单逻辑电路设计与仿真 验项目名称：简单逻辑电路设计与仿真 实验项目性质：普通实验 所属课程名称：VHDL与集成电路CAD 实验计划学时：2学时 一．实验目的 1.学习并掌握MAX+PLUSⅡ的基本操作； 2.学习在MAX+PLUSⅡ下设计简单逻辑电路与功能仿真的方法。 二．实验要求 1.MAX+PLUSⅡ使用的相关内容； 2.阅读并熟悉本次实验的内容； 3.用图形输入方式完成电路设计； 4.分析器件的延时特性。 三．实验主要仪器设备和材料 1.PC机。 2.MAX+PLUSⅡ软件。 四．实验内容及参考实验步骤 1．用D触发器设计一个4进制加法计数器并进行功能仿真。 (1)开机，进入MAX+PLUSⅡ系统。 (2)点击File菜单Project子菜单之Name项，出现Project Name 对话框。为当 前的实验选择恰当的路径并创建项目名称(注意MAX+PLUSⅡ不识别中文 路径)。 (3)点击File菜单之New项，出现对话框，选择Graphic Editor File输入方式。 出现图形编辑窗口（注意界面发生了一定变化）。 (4)双击空白编辑区，出现Enter Symbol 对话框（或点击Symbol 菜单Enter Symbol项）从Symbol Libraries项中选择mf子目录（双击），然后在 Symbol File 中选择7474元件（双D触发器）；在prim子目录中选择电源 vcc、输入脚input 和输出引脚output。（或直接在Symbol Name 中输入所 需元件的名称回车亦可）。 (5)在图形编辑窗口中的左侧点击连线按钮(draws a horizontal or vertical line)， 并完成对电路的连线。各元件布置在合适的位置上（参考电路如图1）。 (6)在引脚的PIN_NAME处左键双击使之变黑，键入引脚名称。 (7)点击File菜单Project子菜单之set project to current file，也可点击工具栏中 整流电路仿真实验 实验一：单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真一、实验内容 掌握单相桥式全控整流电路的工作原理；熟悉仿真电路的接线、器件及其参数设置；明确对触发脉冲的要求；观察在电阻负载、阻感负载和反电动势阻感负载情况下，控制角α取不同值时电路的输出电压和电流的波形。 二、实验原理 1.电阻性负载工作原理 在单相桥式全控整流电路中，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周（即a点电位高于b点电位），若4个晶闸管均不导通，i d=0，u d=0，VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b 端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。 在u2负半周，仍在触发角α处触发VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。整流电路图如图1-1所示。 图1-1 单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路 1 2.阻感性负载工作原理 电路如图1-2所示，在u2正半周期触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，u d=u2。负载电感很大，i d不能突变且波形近似为一条水平线。u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流i d，并不关断。 ωt=π+α时刻，触发VT2和VT3导通，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换相，亦称换流。 图1-2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路 3.反电动势阻感负载工作原理 当负载为蓄电池、直流电动机的电枢等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。|u2|>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。晶闸管导通之后，u d=u2，i d=(u d -E)/R，直至|u2|=E，i d即降至0使得晶闸管关断，此后u d=E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为停止导电角。当α<δ时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。整流电路图如图1-3所示。 2 经典型精密整流电路的电路分析 对于A1 ，其电路可简化为： 当Ui为正时，Vo2 = Ad * (-Ui) ，则D1截止，D2导通，等效电路为： 上图仅仅比反相放大器多了一个D2二极管，这个二极管最多是使运放增加了数值等于VD 的输出失调电压，接成闭环后，可以忽略不计，故： Vo1 = - R2/R1 *Ui 当R2=R1时，Vo1=-Ui。 当Ui为负时，Vo1==0； 看图可知，A2是反相加法器，将输入的信号和第1个运放输出的信号叠加并反相,从而可以得到波形全为正的半正弦波信号,既整流信号。可以调节电阻使加法器的放大倍数为1 根据虚短，Vn2=0 根据虚断，Vo1/R3 + Ui/R4 = -Uo/R5 当Ui为正时，Vo1=-Ui，Uo= -Ui*R5(1/R4 – 1/R3) ,取R5=R4=2R3 U0=Ui 当Ui为负时，Vo1==0；Uo = R5/R4 |Ui|；取R5=R4=2R3 ，U0=|Ui| 后续电路上加大电容，就可以得到脉动直流。 四个二极管型精密整流电路分析 当Ui为正时，Vo1 = Ad1 * (-Ui) ，Vo2 = Ad * (Ui) ，则D1导通，D2截止，D3截止，D4导通，等效电路为： 由A2决定，U0=Ui 当Ui为负时，Vo1 = Ad1 * (-Ui) ，Vo2 = Ad * (Ui) ，则D1截止，D2导通，D3导通，D4截止，等效电路为： 由A1决定，二极管D2是使运放增加了数值等于VD的输出失调电压，接成闭环后，可以忽略不计，故： Vo = - R2/R1 *Ui 当R2=R1时，Vo1=-Ui = | Ui |。 后续接上电容，就可得到脉动直流 水温测量与控制电路的设计与仿真 1设计任务与要求 温度测量，测量范围0～100 ℃； 控制温度±1 ℃； 控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V，10A）。 学习并运用proteus仿真软件，绘制电路图，进行基本的仿真实验对所设计的电路进行分析与调试。 2方案设计与论证 温度控制器是实现可测温度和控制温度的电路，通过对温度控制电路的设计、调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。 Proteus介绍： Proteus 软件是由英国 Labcenter Electronics 公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。 Proteus软件和我们手头的其他电路设计仿真软件最大的不同即它的功能不是单一的。它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；它的电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真功能是Multisim 及其他任何仿真软件都不具备的；它的PCB电路制版功能可以和Protel相媲美。它的功能不但强大，而且每种功能都毫不逊于Protel，是广大电子设计爱好者难得的一个工具软件。 Proteus具有和其他EDA工具一样的原理图编辑、印刷电路板(PCB)设计及电路仿真功能，最大的特色是其电路仿真的交互化和可视化。通过Proteus 软件的VSM(虚拟仿真模式)，用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件等电子线路进行系统仿真 Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，ARES是一款高级的PCB布线编辑软件。 Proteus ISIS的特点有： 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 具有强大的原理图绘制功能。 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 2.1温度控制系统的基本原理： 温度测量与控制原理框图如图下所示。本电路有温度传感器，K-OC变换、控制温度设置、数字电压表（显示）和放大器等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号，K-OC变换将热力学温度K 转换成摄氏温度OC。信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（如继电器）工作，实现温度的自动控制。 2.2AD590温度传感器简介： AD590是单片集成感温电流源，具有良好的互换性和线性性质，能够消 Multisim 电路仿真分析（一） Multisim 12.0提供了多种电路仿真引擎，包含Xspice、VHDL和Verilog等。电路仿真分析的一般流程为： （1）设计仿真电路图； （2）设置分析参数； （3）设置输出变量的处理方式； （4）设置分析项目； （5）自定义分析选项 开始/终止仿真分析，可以单击仿真运行开关按钮，或者执行主菜单的Simulate|Run命令。 暂停/继续仿真分析，可以单击仿真运行开关按钮，或者执行主菜单的Simulate|Pause命令。 1. Multisim 1 2.0的仿真参数设置 在使用Multisim12.0进行仿真分析时，需要对各类仿真参数进行设置，包含仿真基本参数（仿真计算步长、时间、初始条件等）的设置；仿真分析参数（分析条件、分析范围、输出结点等）设置；仿真输出显示参数（数据格式、显示栅格、读数标尺等）设置。 1）仿真基本参数的设置 仿真基本参数的设置，可以通过执行Simulate|Interactive Simulation Settings 命令，打开交互式仿真设置对话框，如图2-1所示，通过修改或者重设其中的参数，可以完成仿真基本参数的设置。 图3-1 仿真基本参数设置对话框 2）仿真输出显示参数的设置 仿真输出参数的设置，是通过执行View|Grapher命令，打开Grapher View 仿真图形记录器，对话框如图3-2所示。 图3-2 Grapher View仿真图形记录器 2. Multisim 12.0的仿真分析 Multisim12.0提供了多种仿真分析方法，如图3-3所示，主要包含：直流工作点分析（DC Operation Point Analysis），交流分析(AC Analysis)，单频交流分析( Single Frequency AC Analysis)，瞬态分析( Transient Analysis)，傅立叶分析( Fourier Analysis)，噪声分析(Noise Analysis)，噪声系数分析( Noise Figure Analysis)，失真分析( Distortion Analysis)，直流扫描分析( DC Sweep Analysis)，灵敏度分析( Sensitivity Analysis)，参数扫描分析( Parameter Sweep Analysis)，温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)，极点-零点分析( Pole-Zero Analysis))，基于simulink的单相桥式整流电路的仿真
电子电路设计与仿真工具
同步整流电路分析
简单逻辑电路设计与仿真
(完整word版)整流电路MATLAB仿真实验
精密整流电路 分析
模电温控电路设计及仿真
2 Multisim 电路仿真分析(一)