晶閘管單相交流調壓電路的設計及仿真

歐陽峰 許昌學院電氣（機電）工程學院

晶閘管單相交流調壓電路的設計及仿真

歐陽峰 許昌學院電氣（機電）工程學院

本文對晶閘管單相交流調壓電路和交流調功電路進行了主電路設計，并對接阻感性負載的交流調壓電路利用MATLAB進行了仿真和計算。通過調整參數值，得到了不同情況下的輸出波形。

晶閘管 單相交流調壓 單相交流調功

交流到交流變流電路可以把交流電從一種形式變到另一種形式。在交交變流電路中，調整電壓、電流或控制電路的通斷，如果不改變頻率稱為交流電力控制電路，如果改變頻率的稱為變頻電路。在半個周期內控制晶閘管的開通相位使輸出電壓的有效值變化的電路稱為交流調壓電路。

MATLAB是以矩陣為基礎的一種科學計算語言。Simulink可接在MATLAB上，以模塊框圖進行仿真和計算。Simulink的模塊庫內容非常豐富，利用電力系統模塊庫的模塊，可以進行基本正弦交流電路、模擬數字電路和電力電子電路的仿真和計算。

1 交流調壓電路的工作原理

將晶閘管VT1和VT2反并聯，再串聯，晶閘管就可以控制交流輸出電壓。在半個周波內，調控晶閘管開通的相位，就可控制輸出電壓有效值的電路叫做交流調壓電路。

交流調功和交流調壓的電路相同，但是控制方式不一樣。交流調功電路首先將負載與交流電源接通若干個整周波，再斷開若干個整周波，改變接通周波數與斷開周波數的比值來控制負載上的平均功率。交流調壓電路多應用在燈光控制和異步電動機的軟啟動，也能用來調節異步電動機的轉速。交流調功電路常用在電爐的溫度控制，其控制對象是電路輸出的平均功率。

2 帶阻感性負載的交流調壓電路分析

圖2 -1 阻感負載單相交流調壓電路及其波形

圖2-1為帶阻感負載的單相交流調壓電路圖及其波形。電源由交流電源充當，負載為電阻R和電感L的阻感性負載。

若用導線把晶閘管短接，穩態時負載電流應為正弦波，其相位滯后于電源電壓的角度為。因為只能通過出發延遲角推遲晶閘管的導通，所以晶閘管的觸發脈沖應在電流過零點之后，從而使負載電流更為滯后，而無法使其超前。

電感L的參數計算：

單相交流調壓電路的負載阻抗角為：

仿真結果如圖2-2所示。

圖2 -2 單相調功阻感負載時α=60°時的波形

仿真結果如圖2-3所示。

圖2 -3 單相調功阻感負載時α=90°時的波形

能使VT1在VT2到來的時候完全關斷，因此會出現斷流的情況。

仿真結果如圖2-4所示。

圖2 -4 單相調功阻感負載時α=150°時的波形

到來的時候完全關斷，因此也會出現斷流的情況。

解方程得：

負載電壓有效值：

晶閘管電流有效值為：

負載電流有效值：

3 結束語

本設計中的電路圖并不復雜，但通過對電路進行仿真和計算，將交流調壓電路中開通角 的變化與輸出波形的變化關系呈現了出來。本設計也進一步展現了MATLAB仿真軟件的豐富功能，隨著基于MATLAB的仿真平臺及相關模塊庫的進一步豐富，MATLAB必會成為越來越完善的研究工具。

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