文档介绍：清华大学
学生实验报告
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作业1要求:
(1)完成电阻电感负载下单相桥式整流电路的设计,其中电源电压是频率为50Hz、幅值为310V、初相角为0的正弦周期电压源,负载电阻为2Ω,。模拟触发角为00、300、600时的工作过程,并分析整流的特点和工作过程。
(2)将负载电感修改为20mH后模拟触发角为00、300 、600的工作过程,并分析负载电感对单相桥式整流电路特性的影响。分析负载电感对输出直流电压的影响,并提出消除这种影响的方法。
(3)将电源电压的phase属性值修改为10后模拟触发角为300的情况,这时应该修改元件的那些属性值才能够得到正确的结果。你是怎样判断得到结果的正确性。
(4)在负载中增加一100V的直流反电动势负载(),分析负载电流的特性。作触发角为00,300时的仿真分析。
实验一
第(1)问的仿真与分析
单相桥式整流电路仿真电路见下图1,其中电源电压是频率为50Hz、幅值为310V、初相角为0的正弦周期电压源,负载电阻为2Ω,。
Clock1与clock2的延时角始终相差半个周期,即10m秒。
图 1单相桥式整流电路
触发角为0度时的仿真波形如下图2。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形,这5种信息。
图 2 触发角a=0度的波形
分析:
(1)触发角为0度时,整流相当于对电压波的值取绝对值,即效果单相桥式二极管整流效果一致,如图中的Vout。晶闸管承受反向电压,即输入电压的负半轴,如图中第三行的波形。负载电流为非理想的正弦波,其相角滞后于电压相角,这正是由于负载为感性负载所致。
Clock1与clock2正好相差10m秒。
(2)四个晶闸管每次有两个开通,有两个关闭,同一半桥的晶闸管的开关状态是互补的,对角的两个晶闸管同时导通同时关闭。
触发角为30度时的仿真波形如下图3。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形,这5种信息。
图 3 触发角为30度的波形
分析:
触发角为30度时,整流整流出的波形有变化,并且有小于0的电压出现,如图中的Vout。
晶闸管承受反向电压,仍为输入电压波形,如图中第三行的波形,在导通时的电压为0。
负载电流为非理想的正弦波,其相角滞后于电压相角,但电流时钟大于0,并且连续,这正是由于负载为感性负载所致。
出现输出电压为负值的原因是电感负载续流的作用,此时导通的晶闸管仍承受正向电压的作用,流过正向电流。从上图的输出电压Vout和晶闸管VT1的正向压降可以看出在Vout为负值是,仍导通。
触发角为60度时的仿真波形如下图4。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形,这5种信息。
图 4 触发角为60度的波形
分析:
(1)触发角为60度时,整流整流出的波形变得非常异常,有脉冲电压输出,并且有小于0的电压出现,如图中的Vout。
(2)晶闸管承受反向电压,不为输入电压波形,如图中第三行的波形,和输出电压的波形很有关系,出现在同一时刻出现过电压。
(3)仿真所得结果负载电流为脉动波,断续的,同时比较输出电压和输出电流可以发现在每一时刻时钟乘积为零,即没有功率输出。
(4)上述情况为非正常工作状态,可能是由于负载与晶闸管的不匹配,或仿真的解不真实。
第(2)问的仿真与分析
将电感值修改为20mH,其他电路参数不变,同样可以得到上述不同触发角的波形。
触发角为0度时的仿真波形如下图5。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形,这5种信息。
图 5 电感改为20mH,触发角为0度的波形
分析:
电感的值增大到20mH时,,纹波减小了很多。
电压波形和晶闸管承受反向电压基本无变化。
触发角为30度时的仿真波形如下图6。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形,这5种信息。
图 6电感改为20mH,触发角为30度的波形
分析:
电感电感的值增大到20mH时,,纹波减小了很多。
输出负载电流滞后与电压的角度更大了,其他波形并无变化。
触发角为60度时的仿真波形如下图7。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形,这5种信息。
图 7