电阻负载调压电路介绍

单相负载交流调压电路如图B-1所示。两个晶闸管SCR1、SCR2反并联后和电阻串联，在交流电源u₁的正半周期和负半周期分别对SCR1和SCR2的触发角进行控制就可以调节输出电压。在稳态情况下，应使正负半周期的触发角相等。

图B-1 单相负载交流调压电路

a）电阻负载交流调压电路 b）阻感负载交流调压电路

为了分析负载交流调压电路，利用MATLAB的组件Simulink建立电阻负载交流调压仿真模型，如图B-2所示。Simulink的SimPowerSystems模型库包含了常用的电源、电力电子器件和模块、控制和测量模块等，是进行电力电子系统仿真的理想工具。

图B-1 单相负载交流调压电路

a）电阻负载交流调压电路 b）阻感负载交流调压电路

为了分析负载交流调压电路，利用MATLAB的组件Simulink建立电阻负载交流调压仿真模型，如图B-2所示。Simulink的SimPowerSystems模型库包含了常用的电源、电力电子器件和模块、控制和测量模块等，是进行电力电子系统仿真的理想工具。

图B-2 电阻负载交流调压仿真模型

运行图B-2程序，由示波器Scope可得电阻负载调压输出波形如图B-3所示，图中从上到下依次是电源电压、电阻负载电压、电阻负载电流和脉冲波形。从图B-3可以看出，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电压和负载电流的波形相同。在电压正半波上，晶闸管SCR1处于断态时，电路中无电流，负载电阻两端电流为0，电源电压全部施加在SCR1两端。当在正半波形中SCR1承受正向阳极电压期间某一时刻给SCR1门极施加触发脉冲，则SCR1导通，忽略晶闸管压降，则电源电压加在负载电阻上。当电阻负载正向电压降为0时，即电阻电流也降低为0，SCR1关断。当电源电压处于负半波形时，在某一时刻触发SCR2，负载电阻、电流、电压变换同正半波形，只是极性发生了改变。

图B-2 电阻负载交流调压仿真模型

运行图B-2程序，由示波器Scope可得电阻负载调压输出波形如图B-3所示，图中从上到下依次是电源电压、电阻负载电压、电阻负载电流和脉冲波形。从图B-3可以看出，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电压和负载电流的波形相同。在电压正半波上，晶闸管SCR1处于断态时，电路中无电流，负载电阻两端电流为0，电源电压全部施加在SCR1两端。当在正半波形中SCR1承受正向阳极电压期间某一时刻给SCR1门极施加触发脉冲，则SCR1导通，忽略晶闸管压降，则电源电压加在负载电阻上。当电阻负载正向电压降为0时，即电阻电流也降低为0，SCR1关断。当电源电压处于负半波形时，在某一时刻触发SCR2，负载电阻、电流、电压变换同正半波形，只是极性发生了改变。

图B-3 电阻负载调压输出波形

设正、负半波的触发角均为α，负载电阻为R，输入的电源电压有效值为U₁，输出的负载电压有效值为U₀，则该电路的基本电气参数如下：(www.xing528.com)

①负载电阻R上的电压有效值U₀为

图B-3 电阻负载调压输出波形

设正、负半波的触发角均为α，负载电阻为R，输入的电源电压有效值为U₁，输出的负载电压有效值为U₀，则该电路的基本电气参数如下：

①负载电阻R上的电压有效值U₀为

②负载电阻R上的电流有效值I₀为

②负载电阻R上的电流有效值I₀为

③功率因数为

③功率因数为

通过式（B-3）可知，电压有效值与触发角的关系如图B-4所示。触发角移相范围是0≤α≤π，当α=0时，晶闸管一直处于导通状态，输出电压值最大，U₀=U₁，且功率因数cosφ=1。随着α增大，U₀逐渐减小，功率因数cosφ也逐渐降低，当α=π时，输出电压有效值和功率因数都为0，此时晶闸管一直处于截止状态，因此，通过调节触发角α就可以对输出电压和电流进行控制调节。当π≤α≤2π时，无意义。所以，触发角的移相范围为0＜α＜π。

通过式（B-3）可知，电压有效值与触发角的关系如图B-4所示。触发角移相范围是0≤α≤π，当α=0时，晶闸管一直处于导通状态，输出电压值最大，U₀=U₁，且功率因数cosφ=1。随着α增大，U₀逐渐减小，功率因数cosφ也逐渐降低，当α=π时，输出电压有效值和功率因数都为0，此时晶闸管一直处于截止状态，因此，通过调节触发角α就可以对输出电压和电流进行控制调节。当π≤α≤2π时，无意义。所以，触发角的移相范围为0＜α＜π。

图B-4 电压有效值与触发角的关系

图B-4 电压有效值与触发角的关系