单相桥式整流电路设计
景德镇陶瓷学院
《电力电子与电机拖动综合课程设计》题目单相桥式整流电路设计
姓名：王帅
所在学院：_ 机电学院 _
所学专业：自动化
班级_ 11自动化2班
学号 201110320222 __
指导教师： __ 曹利刚 __
完成时间：_ _ 20140610__
电力电子与电机拖动综合课程设计任务书班级：自动化06 姓名：指导教师：曹利钢 2010年6月7日设计题目：单相桥式晶闸管整流电路设计
设计任务和要求1．电源电压：交流220V/50HZ。
2．输出功率500W
3．输出电压范围：1～50V
4．设计主电路、控制电路、驱动及保护电路。
设计成果设计说明书一份电路图一份
参考资料1.《电力电子设备设计和应用手册》王兆安编机械工业出版社2．《电力电子技术题例与电路设计指导》石玉编机械工业出版社
教研室主任签字：年月日
目录
一．目录 (1)
二．引言 (2)
三．设计思想 (2)
四．设计方案 (3)
五．主电路设计 (5)
5.1主电路的工作原理及原理图 (5)
5.2 整流电路的参数计数 (6)
5.3 晶体管元件的选择 (7)
六．单元电路设计 (8)
七．保护电路设计 (11)
八．电路总接线图 (15)
九．设计总结 (16)
参考文献 (16)
摘要
单相桥式可控整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其效率高原理及结构简单在单相整流电路中应用较多，在设计单相桥式可控整流电路时，从总电路电路出发根据负载择优选着方便的同步触发电路，并逐一设置各种保护电路使电路安全有效的运行，最终达到整流的目的。
关键字：单结晶体管，触发电路，阻感负载，整流电路
二．引言
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就构成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因素近似为1。这种整流电路称为高功率因素整流器，它具有广泛的应用前景
电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。
整流电路是电力电子电路的一种，将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样。按组成器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式和零式电路；按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
三．设计思想
研究单相桥式整流电路的工作原理并进行分析，设计出具有稳定脉冲的触发电路并进行仿真。设计的电路要满足输出500W电源220V，50H输出电压1~50V 等条件
电源→变压器→整流电路→负载
↓变压器→触发电路↑
四．设计方案
1 方案的选择
我们知道，单相整流电路形式是各种各样的，可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，整流的结构也是比较多的。因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案：
方案一：单相桥式半控整流电路
电路简图如下：
图4-1 单相桥式半控整流电路
对每个导电回路进行控制，相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替，有利于降低损耗！如果不加续流二极管，当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时，由于电感储能不经变压器二次绕组释放，只是消耗在负载电阻上，会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期为ud为零，其平均值保持稳定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即为失控。所以必须加续流二极管，以免发生失控现象。
方案二：单相桥式全控整流电路
电路简图如下：
图4-2 单相桥式全控整流电路
此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。
方案三：单相半波可控整流电路：
电路简图如下：
图 4-3 单相半波可控整流电路
此电路只需要一个可控器件，电路比较简单，VT的a 移相范围为180 。但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此种电路。
方案四：单相全波可控整流电路：
电路简图如下：
图 4-4 单相全波可控整流电路
此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用2个可控器件，单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，因此少了一个管压降，相应地，门极驱动电路也少2个，但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。不存在直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。
而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。相同的负
载下流过晶闸管的平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，
在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。
综上所述，针对他们的优缺点，我们采用方案二，即单相桥式全控整流电路。
五．主电路设计
(1) 主电路工作原理
在电源电压2u 正半周期间，VT1、VT2承受正向电压，若在αω=t 时触发，
VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T 二次侧形成回路，但由于大电感的
存在，2u 过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、
VT4被触发导通时，VT1、VT2承受反相电压而截止。输出电压的波形出现了负值
部分。
在电源电压2u 负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，在απω+=t 时
触发，VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流
至VT3、VT4中在πω2=t 时，电压2u 过零，VT3、VT4因电感中的感应电动势一
直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。 值得注意的是，只有当时2πα≤，负载电流d i 才连续，当时2πα>，负载
电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是20π-。
图5-1 主电路原理图
（2） 整流电路参数计算
1.在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为
222122
2sin ()cos 0.9cos d U U td t U U πααωωααππ+===?
由设计任务有电感输入电压：交流220V/50hz ；输出电压：0V~50V ；输出功
率:50w 可求得:
Ud=0.9U2cosa
即：50=0.9*220cosa
解的：a=75.37
2.整流输出电压有效值为
2221
(2sin )()220V U U t d t U πααωωπ+===?
3.整流输出电流平均值为：
I=P/U=500W/220V=2.27A
4.在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，整流变压器二次
电流是正、负对称的方波，电流的平均值d I 和有效值I 相等，其波形系数为1。
流过每个晶闸管的电流平均值与有效值分别为：
Idt=0.5I=1.14A
It=1.62A
5波形系数：有直流分量的电流波形，其有效值I 与平均值d I 之比称为该波
形的波形系数，用K f 表示。
Kf=Idt/It
额定状态下， 晶闸管的电流波形系数
Kf=1.57
6晶闸管在导通时管压降T u =0,故其波形为与横轴重合的直线段；VT1和VT2
加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、VT4已导通，把整个电压2u 加到VT1或VT2上，则每个元件承受的最大可能的正向电压等于22U ；VT1和VT2反向截止时
漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压2u 加到VT1或VT2上，故两个晶闸管承受的最大反向电压也为22U 。
（3）.晶闸管元件的选择
（a ）、晶闸管的额定电流
选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值TN I 大
于实际流过管子电流最大有效值T I ，即
TN I =1.57)(AV T I >T I 或 )(AV T I >57.1T
I
考虑（1.5～2）倍的裕量：
)(AV T I >It/1.57=1.52A
此外，还需注意以下几点：
①当周围环境温度超过+40℃时，应降低元件的额定电流值。
②当元件的冷却条件低于标准要求时，也应降低元件的额定电流值。
③关键、重大设备，电流裕量可适当选大些。
（b ）、晶闸管的额定电压
晶闸管实际承受的最大峰值电压乘以（2～3）倍的安全裕量，即可确定晶闸
管的额定电压： 22220(622933)TM U U V V ==?=（23）（23）(2～3)222220(622933)TM U U V V ==
?=（23）（23）(2～3)222220(622933)TM U V V ==?=（23）（23）(622～933)22220(622933)TM U U V V ==?=（23）（23） (2-9)
取800V 。
由以上分析计算知选取晶闸管的型号为KP5-8。
（c ）、KP5-8晶闸管的具体参数
额定通态平均电流（IT （AV ））：5A;
断态重复峰值电压（UDRM ）:500V;
反向重复峰值电压（URRM）:1800V;
断态重复平均电流（IDR（AV））:≤6mA;
反向重复平均电流（IRR（AV））:≤6mA;
门极触发电流（IGT）:60mA;
门极触发电压（UGT）:1.8V;
断态电压临界上升率（du/dt）:50V/uS
维持电流（IH）：60mA;
额定结温（TjM）：110℃
六．单元电路设计
6.1. 单结晶体管的工作原理
单结晶体管原理单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。其结构，符号和等效电如图6-1所示。
图6-1
6.2.单结晶体管的特性
从图6-1（a）可以看出，两基极b1和b2之间的电阻称为基极电阻。
Rb b=rb1+rb2
式中：Rb1——第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流i e而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与i e无关；发射结是PN结，与二极管等效。
若在两面三刀基极b2，b1间加上正电压Vb b，则A点电压为：
V A=[rb1/（rb1+rb2）]vb b=（rb1/rb b）vb b=ηVb b
式中：η称为分压比，其值一般在0.3—0.85之间，如果发射极电压V E由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图6-2：
图6-2单结晶体管的伏安特性
（1）当V e〈ηVb b时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流I ceo。
（2）当V e≥ηVb b+VD VD为二极管正向压降（约为0.7V），PN结正向导通，I e显著增加，rb1阻值迅速减小，V e相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点，与其对应的发射极电压和电流，分别称为峰点电压I p和峰点电流I p。I p是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然V p=ηVb b。
（3）随着发射极电流I e的不断上升，V e不断下降，降到V点后，V e不再下降了，这点V称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压V v和谷点电流I v。
（4）过了V后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以u c继续增加时，i e便缓慢的上升，显然V v是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果V e〈V v，管子重新截止。
6.3.单结晶体管的主要参数
①基极间电阻Rb b发射极开路时，基极b1，b2之间的电阻，一般为2-10千欧，其数值随温度的上升而增大。
②分压比η由管子内部结构决定的参数，一般为0.3--0.85。
③eb1间反向电压Vcb1b2开路，在额定反向电压Vcb2下，基极b1与发射极e之间的反向耐压。
④反向电流I eo b1开路，在额定反向电压Vcb2下，eb2间的反向电流。
⑤发射极饱和压降V eo在最大发射极额定电流时，eb1间的压降。
⑥峰点电流I p单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时的发射极电流。
6.4.触发电路设计要求
晶闸管的型号很多，其应用电路种类也很多，不同的晶闸管型号，应用电路对触发信号都会有不同的要求。但是，归纳起来，晶闸管触发主要有移相触发，过零触发和脉冲列调制触发等。不管是哪种触发电路，对它产生的触发脉冲都有如下要求：
（1）、触发信号为直流、交流或脉冲电压，由于晶闸管导通后，门极触发信号即失去了控制作用，为了减小门极的损耗，一般不采用直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采用脉冲触发信号。
（2）、触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。触发信号功率大小是晶闸管元件能否可靠触发的一个关键指标。由于晶闸管元件门极参数的分散性很大，且随温度的变化也大，为使所有合格的元件均能可靠触发，可参考元件出厂的试验数据或产品目录来设计触发电路的输出电压、电流值，并有一定的裕量。
（3）、触发脉冲应有一定的宽度，脉搏冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发信号导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。普通晶闸管的导通μ，故触发电路的宽度至少应有6sμ以上，对于电感性负载，由于时间约法为6s
电感会抑制电流的上升，触发脉冲的宽度应更大一些，通常为0.5ms至1ms，此外，某些具体电路对触发脉冲宽度会有一定的要求，如三相全控桥等电路的触发脉冲宽度要大于60°或采用双窄脉冲。
（4）、为了快速而可靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲的前沿叠加一个
i可达强触发脉冲，强触发脉冲的电流波形如图4-1所示。强触发电流的幅值gm
t约为几sμ。
到最大触发电流的5倍。前沿
1
图6-3 强触发电流波形
（5）、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲称相范围必须满足电路要求。为保证控制的规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期都在相同控制角α触发导通，这就要求脉冲的频率必须与阳极电压同步。同时，不同的电路或者相同的电路在不同的负载、不同的用途时，要求的 变化的范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿与阳极电压的相位变化范围不同，所用触发电路的脉冲移相范围必须满足实际的需要。
七．保护电路的设计
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计
采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt 保护也是必要的。
7.1 过电压保护
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压
两类。
外应过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：
1.操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
2.雷击过电压：由雷击引起的过电压。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：
(1)换相过电压：由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。
(2)关断过电压：全控型器件在较高的频率下工作，当器件关断时因正
向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到—定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。
为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中，当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图5所示。
7.2过电流保护
当电力电子变换器内部某一器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起变换器内元件的电流超过正常工作电流，即出现过流。由于电力电子器件的电流过载能力比一般电气设备差得多，因此，必须对变换器进行适当的过流保护。变换器的过流一般主要分为两类：过载过流和短路过流.过电流——过载和短路两种情况.
（1）直流快速开关
对于大容量高功率经常容易短路的场合，可采用动作时间只有2ms的直流快速开关。它的断弧时间仅有25~30ms，装在直流侧可有效的用于直流侧的过载保护与短路保护。它经特殊的设计，可以先于快速熔断器熔断而保护晶闸管。但此开关昂贵复杂，使用不多。
快速熔断器闸管在被损坏之前就迅速切断电流，并断开桥臂中的故障元件，以保护其他元件。晶闸管过流保护措施有以下几种。
（2）交流短路器
交流短路器的作用是当过电流超过其整定值时动作，切断变压器一次侧交流电路，使变压器退出运行。短路器动作时间较长，约为100~200ms。
晶闸管不能在这样长的时间里承受过电流，故它只能作为变流装置的后备保护。
（3）进线电抗器
进线电抗器串接在变流装置的交流进线侧，以限制过电流。其缺点是有负载时会产生较大的压降，增加了线路损耗。
（4）过电流继电器
过电流继电器可安装在直流侧或交流侧，在发生过电流时动作，使
熔断器是最简单有效的且应用普遍的过流保护器
件。针对晶闸管的特点，专门设计了快速熔断器，简称
快熔。其熔断时间小于20ms，能很快的熔断，达到保护
晶闸管的目的。
2.快熔的选择：快熔的额定电压U RN不小于线路正
常工作电压的均方根值；快熔的额定电流I RN应按它所保
护的原件实际流过的电流的均方根值来选择，而不是根
据元件型号上标出的额定电流I T来选择，一般小于被保护晶闸管的额定有效值1.57I T。快熔接法如右：
其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同—个电流．因而被广泛使用。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。
7.3缓冲电路
又称吸收电路，其作用是抑制器件的内因过电压、d u/d t或者过电流和d i/d t，减小器件的开关损耗。
1.关断缓冲电路（d u/d t抑制电路）——吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制d u/d t，减小关断损耗。
2.开通缓冲电路（d i/d t抑制电路）——抑制器件开通时的电流过冲和d i/d t，减小器件的开通损耗。
3.复合缓冲电路——关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。
通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做d i/d t抑制电路。
4.另外两种常用的缓冲电路
RC缓冲电路主要用于小容量器件，而放电阻止型RCD缓冲电路用于中大容量器件。
5.电流上升率di/dt的抑制
晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密度很大，然后以0.1mm/μs的扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率di/dt过大，会导致PN结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如下图所示:
图串联电感抑制回路
6.电压上升率dv/dt的抑制
加在晶闸管上的正向电压上升率dv/dt也应
有所限制,如果dv/dt过大，由于晶闸管结电容的
存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上
起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下
降，严重时引起晶闸管误导通。为抑制dv/dt的
作用，可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。如图所示：
图2.3.7 并联R-C阻容吸收回路
八．电路总接线图：
九．设计总结
这次电力电子课程设计历时两周，让我对平时课堂上学到的知识有更深入的理解。课程设计是对课本知识的综合应用，经过必要的分析比较从而进一步验证了课本上的知识。作为一个机电专业的学生，肯定知道电力电子技术在我们生活中的重要性，不论是在工业生产还是日常生活中都有广泛的应用。这学期我们主要学习了整流、变频电路。当看到我们组拿到的题目时，自己觉得是最简单的，但实际做起来的时候发现自己想的太简单了，有很多问题自己不了解，对课本上的知识掌握不够全面。在此次的设计过程中，我更进一步的熟悉了单相桥式全控桥整流电路的原理以及触发电路的设计。通过单相全控桥式整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。
电力电子技术课程设计是配合变流电路理论教学，为我们自动化和电气工程及其自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对我们是一个非常重要的实践教学环节。通过设计，使我们巩固和加深了对变流电路基本理论的理解，提高了运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养了我们的创新精神和创新能力。
总之这次设计大大的提高了我的综合的学习能力，让我能将所学的知识融会贯通，并在学习技能上渐渐成熟。
参考文献
[1]. 《电力电子技术》丁道宏航空工业出版社1999年第二版
[2]. 《电子电路精选》郑琼林电子工业出版社1996年第一版
[3]. 《数字电子技术基础》阎石高等教育出版社2001
[4]. 《电子电路基础》童诗白高等教育出版社1995 第二版
[5]. 《电子技术课程设计指导》高等教育出版社彭介华2002
[6].《电力电子技术题例与电路设计指导》石玉编机械工业出版社
单相桥式整流电路实验
课题单相桥式整流电路执教者教学时间40×2分钟 教学方法启发讲授、项目示范、练习巩固教学用具黑板/粉笔，投影，二极管整流电路示范装置，交流电源调节器，通用双踪示波器，万用表 教学目的通过对单相桥式整流电路原理的理解，能够正确的使用和安装单向桥式整流电路或桥堆（1）根据二极管的单向导电性正确判断桥中二极管的导通、截止状态，并用波形表示；（2）使用示波器分析工作中电路的波形，正确判断桥及桥中二极管的工作情况是否正常；（3）使用万用表对桥的输入、输出电压进行测量、监控，掌握桥的输入、输出关系；（4）根据要求正确地选择二极管或集成的桥堆； （5）正确安装整流桥并接入电路，注意好的职业习惯的培养； 教学重点单向桥式整流电路原理的理解及电路安装 教学难点（1）桥中各桥臂二极管的工作情况分析；（2）整流桥中二极管参数的选择； （3）二极管在整流电路安装时的操作要点。 教学过程 项目内容备注 导入：8min 1、二极管的单向导电性； 2、单向半波、全波整流电路的优劣特点 使用万用表和示波器 对相关内容进行复习。
教学过程( 续) 新 课： 65 min 单相桥式 整流电路 原理 (35min) 1、用不同颜色的发光二极管代替普通的整流二极管组成桥式整流电路，正确接入电 路，演示二极管整流过程。 2、将双踪示波器分别接入相邻、相对两桥臂，观察其变化过程。(1、2共18min) 3、使用万用表对其输入、输出电压进一步跟踪，调节输入电压的大小，测量输出电 压，发现它们之间的数量关系。（14min） 4、师生对上述过程进行分析，探究上述现象形成的原因。(3min) 运用模块式任务导向 教学原理，展开教学， 以突出重点、分化难 点。 器件的选 择与电路 安装 (30min) 1、根据上述原理分析，获得二极管桥式整流电路中二极管上承受最大反压、流过二 极管整流电流值与整流桥交流侧输入电压的关系，从而理解该电路在选择二极管时 所采用的经验式。 2、示范练习并指导学生根据需要选择二极管，并将其正确接入电路。 注意事项 电路安装时，一定要认准交流侧“阴阳-阴阳”串联，直流侧“阴阴-阳阳”并联； 测试桥式整流电路输入、输出电压时要注意万用表使用安全； 测试信号波形时，因测试探头“公共接地”端在测试中的作用，在测试时为了分析方便，当测试扫描一旦确 定，在进行输出、管压降测试时，不要再次调节该参数。 课堂总结及作 业布置(5min) 总结本教学单元的重点，巧妙设置问题考查学生的掌握程度，同时提出思考，为进入滤波电路学习做好铺垫。课堂答疑（2 min）针对本教学单元内的相关问题，课堂上回答学生的疑问，并对比较集中的、非常规性的问题在全班进行解释。教学反思（附后） 2
单相桥式全控整流电路Matlab仿真
单相桥式全控整流电路 M a t l a b仿真 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
目录（ （ （3 4 6 8 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的 1、不同负载时，单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。 2、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形。 二．实验内容
（一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) 1.电路的结构与工作原理 电路结构 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图) 工作原理 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。 （1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则==1/2 u2。 （2）在u2正半波的ωt=α时刻： 触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，负载上有电压（u d=u2）和电流输出，两者波形相位相同且=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则=1/2 u2。晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。 （3）在u2负半波的（π~π+α）区间： 晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。此时，==1/2 u2。 （4）在u2负半波的ωt=π+α时刻： 触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电
单相半控桥整流电路实验报告
目录 一、实验基本内容----------------------------------2 1.实验项目名称-----------------------------------2 2.实验已知条件-----------------------------------2 3.实验完成目标-----------------------------------3 二、实验条件描述-----------------------------------3 1.主要设备仪器-----------------------------------3 2.小组人员分工-----------------------------------3 三、实验过程描述-----------------------------------4 1.实现同步---------------------------------------4 2.半控桥纯阻性负载试验---------------------------4 3.半控桥阻-感性负载（串联L=200mH）实验-----------6 四、实验仿真---------------------------------------9 五、实验数据处理及讨论-----------------------------18 六、实验思考---------------------------------------22
一、实验基本内容 1.实验项目名称：单相半控桥整流电路实验 2.实验已知条件：单相半控桥整流电路如图所示，图中晶闸管VT1,二极管VD4组成一对桥臂，VT3,VD2组成另一对桥臂，变压器u2加在桥臂的中间。 (1)阻性负载电源电压u2在（0，α），VD2,VT3承受反向阳极电压处于截止状态，由于VT1未加触发脉冲而使VT1,VD4处于正向阻断状态，此时ud=0 , uVT1=u2, uVD2= -u2, uVT3=0, uVD4=0；wt=α时刻，触发VT1，VT1，VD4立即导通，VD2，VT3承受反向电压关断，此时ud= u2 , uVT1= 0, uVD2= -u2, uVT3=-u2, uVD4=0；u2在负半周（π，π+α）期间，VT3,VD2虽然承受正向阳极电压但由于门极没有触发信号而正向阻断，此时ud=0,uVT1=0,uVD4=u2,uVT3= -u2,uVD2=0; wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2，此时ud= u2，uVT1=-u2，uVD4=u2, uVT3=0, uVD2=0。 (2)感性负载负载电感足够大从而使负载电流连续且为一水平线。电源电压u2的正半周，wt=α时刻触发晶闸管VT1，则VT1，VD4立即导通，电流从电源出来经VT1,负载，VD4流回电源，此时ud=u2。当wt=π时，电源电压u2经零变负，由于电感的存在，VT1将继续导通，此时a点电位较b点电位低，二极管自然换相，从VD4换至VD2,这样电流不再经过变压器绕组，而由VT1,VD2续流，忽略器件导通压降，ud=0，整流电路不会输出负电压。电源电压u2的负半周，wt=π+α时刻触发VT3，则VT3,VD2导通，使VT1承受反向电压关断，电源通过VT3和VD2又向负载供电，ud= -u2。U2从负半周过零变正时，电流从VD2换流至VD4,电感通过VT3,VD4续流，ud又为零。以后，VT1再次触发导通，重复上诉过程。 3. 实验完成目标： （1）实现控制触发脉冲与晶闸管同步。
单相桥式全控整流电路带阻感负载的工作情况仿真
单相桥式全控整流电路带阻感负载的工作情况仿真 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
宁波理工学院 题目单相桥式全控整流电路（带阻感负载）专业班级自动化091 姓名汤涛王赛王航波黄贤谷 分院信息分院
一、实验原理 单相桥式全控整流电路原理图如下：（带阻感负载的工作情况） 图1：单相桥式全控整流电路原理图 1）在U2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。 2）在U2正半波的ωt=α时刻及以后： 在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→T的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（U d= U2）和电流。电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。 3）在U2负半波的（π~π+α）区间： 当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。 4）在U2负半波的ωt=π+α时刻及以后：
在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R →VT2→a→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压（U d =- U2）和电流。此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。 二、特性 电路如上图所示。为便于讨论，假设电路已工作于稳态， I d的平均值不变。在U2的正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和 VT4加触发脉冲使其开通，U d = U2。负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，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。U2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍有流过电流Id，并不关断。至ωt=π+α时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通。VT2和VT3导通后，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，此过程成为换相，亦称换流。至下一周期重复上述过程，如此循环下去，U d的平均值为： U d=0.9U2cosα 当α=0时，U d0=0.9U2；α=90°时，U d=0.晶闸管移相范围为0°-90°单相桥式全控整流电路带负载时，晶闸管承受的最大正反
单相桥式晶闸管全控整流电路课程设计
学号：2011551917 湘潭大学 课程设计 题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计 学院信息工程学院 专业自动化专业 班级自动化4班 姓名严梦宇 指导教师兰志勇 2014 年 5 月19 日
课程设计任务书 学生姓名：严梦宇专业班级：自动化4班 指导教师：兰志勇工作单位：湘潭大学 题目: 初始条件：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（阻感负载） 1、电源电压：交流100V、50Hz 2、输出功率：500w 3、移相范围0°~90° 摘要 本次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。首先对几种典型的整流电路的介绍，从而对比出桥式全控整流的优点，然后对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。之后就对整体 电路进行Matlab仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。 关键词：单相全控桥、晶闸管、整流 单相桥式全控整流电路 电路简图如图： 单相桥式全控整流电路 此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负
载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。 而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。相同的负载下流过晶闸管的平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。 系统流程框图 根据方案选择与设计任务要求，画出系统电路的流程框图如图1-5所示。整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路带阻感性负载。 系统流程框图 主电路的设计 主电路原理图如图1-6所示 主电路原理图 输入 过电流保护 整流主电路 过电压保护 驱动触发电路 输出
实验二 单相桥式全控整流电路实验
实验二单相桥式全控整流电路实验 一．实验目的 1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。 2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载及电阻-电感性负载下的工作特性。 3．熟悉NMCL-05锯齿波触发电路的工作。 二．实验线路及原理 三．实验内容 1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 2．单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载。 四．实验设备及仪器 1．NMCL-III教学实验台主控制屏 2．NMCL-32主控制屏
3．NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31 4．MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件 5．NMCL-35和NMCL-33组件 6．双踪示波器 7．万用表 五．注意事项 1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱。 2．负载电阻调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。 3．电感的值可根据需要选择并且必须与电阻串联，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。 4．NMCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。 5．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。 六．实验方法 1．将NMCL-05面板左上角的同步电压输入接NMCL-32的U、V输出端,“触发电路选择”拨向“锯齿波”。 2．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载 接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。合上主电路电源，调节U ct ，测量在不同α角（30°、60°、90°） 时整流电路的输出电压U d =f（t），晶闸管的端电压U VT =f（t）的波形，并记录 相应α角时的输出电压U d 和U VT 的波形。 若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。3．单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载 接上电路负载为阻感型，测量在不同控制电压U ct 时的输出电压U d =f（t），负
单相桥式整流电路设计..
1 单相桥式整流电路设计 单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。 单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。 单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。 根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。 1.1元器件的选择 1.1.1晶闸管的介绍 晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier--SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz 以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 1)晶闸管的结构 晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。 晶闸管有螺栓型和平板型两种封装 引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。 对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便
单相桥式全控整流电路Matlab仿真(完美)资料-共18页
目录 完美篇 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 (1) （一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) (2) 1.电路的结构与工作原理 (2) 2.建模 (3) 3仿真结果与分析 (4) 4小结 (6) （二）单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) (7) 1.电路的结构与工作原理 (7) 2.建模 (8) 3仿真结果与分析 (10) 4.小结 (12) （三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载) (13) 1.电路的结构与工作原理 (13) 2.建模 (14) 3仿真结果与分析 (16) 4小结 (18) 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的 1、不同负载时，单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。 2、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形。 二．实验内容
（一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) 1.电路的结构与工作原理 1.1电路结构 U1U2Ud Id + - T VT3 VT1 VT2VT4 a b R 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图) 1.2工作原理 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。 （1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则u T1.4= u T2.3=1/2 u2。 （2）在u2正半波的ωt=α时刻： 触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，负载上有电压（u d=u2）和电流输出，两者波形相位相同且u T1.4=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则u T2.3=1/2 u2。晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。 （3）在u2负半波的（π~π+α）区间： 晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。此时，u T2.3=u T1.4=1/2 u2。 （4）在u2负半波的ωt=π+α时刻： 触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（u d=-u2）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1、
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路 一、原理 图1.1为单相桥式全控整流带电阻电感性负载，图中DJK03是装置上的晶闸管触发装置。假设电路已工作于稳态。 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，ud=u2。负载中有电感存在时负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，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id，并不关断。至ωt=π+α时刻，给VT3和VT2加触发脉冲，因VT3和VT2本已承受正电压，故两管导通。VT3和VT2导通后，u2通过VT3和VT2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VT3和VT2上，此过程成为换相，亦称换流。至下一周期重复上述过程，如此循环下去，其平均值为Ud=0.9U2。 图1.2为单相桥式有源逆变电路实验原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。图中的电阻Rp、电抗Ld和触发电路与单相桥式整流电路相同。 产生有源逆变的条件如下： （1）要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压。 （2）要求晶闸管的控制角α>π/2.，使Ud为负值。 两者必须同时具备才能实现有源逆变。 二、实验内容 （1）单相桥式全控整流电路带电阻性负载。 （2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载。 （3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。 （4）单相桥式整流、单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载时MATLAB的仿真。 三、实验仿真 1.带电阻电感性负载的仿真 启动MATLAB，进入SIMULINK后新建文档，绘制单相桥式全控整流电路模型，如图1.3所示。双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
实验二 单相桥式全控整流电路实验 电力电子技术实验
一．实验目的 1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。 2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。 3．熟悉NMCL—05(E)组件或NMCL—36组件。 二．实验线路及原理 参见图1-3。 三．实验内容 1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏； 2．NMCL—33组件； 3．NMCL—05(E)组件或NMCL—36组件； 4．MEL－03(A)组件； 5．NMCL—35组件； 6．双踪示波器（自备）； 7．万用表（自备）。 五．注意事项 1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱（或NMCL—36组件），故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。 2．电阻R D的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。 3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。 4．NMCL-05(E)（或NMCL—36）面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。 5．逆变变压器采用NMCL—35组式变压器，原边为220V，副边为110V。 6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。 六．实验方法
图1-3 单相桥式全控整流电路 1．将NMCL—05(E)（或NMCL—36）面板左上角的同步电压输入接NMCL—3 2的U、V输出端），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。 2．断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。 NMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使U ct=0。调节偏移电压电位器RP2，使 =90°。 断开主电源，连接NMCL-35和NMCL-33。 3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 接上电阻负载（可采用两只900Ω电阻并联），并调节电阻负载至最大，短接平波电抗器。
单相桥式全控整流电路课程设计
目录一设计目的 1 二设计任务 1 三设计内容与要求 1 四设计资料及有关规定 五设计成果要求 5.2课程设计方案的选择 5.2.1整流电路 5.3主电路的设计 5.3.1系统总设计框图 5.3.4晶闸管基本参数 5.3.4.1 动态特性 5.3.4.2晶闸管的主要参数说明 5.3.4.3晶闸管的选型 5.3.5变压器的选取 5.3.6 性能指标分析 5.4触发电路和保护电路的设计 5.4.1触发电路 5.4.2保护电路的设计 5.4.2.1 主电路的过电压保护电路设计 5.4.2.2主电路的过电流保护电路设计 5.4.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护5.6设计总结
单相全控晶闸管整流电路课程设计 一 设计目的 （1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力； （2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。 （3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力； （4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 二 设计任务 （1）进行设计方案的比较，并选定设计方案； （2）课程设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明 主电路元器件的计算和选型，以及控制电路的设计； （3）完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择； （4）完成驱动电路的设计，保护电路的设计； 三 设计内容与要求 负载为电阻电感性负载：L=700mH,R=500欧姆 技术要求：电网供电电压为单相220V，50赫兹，输出电压为100V, 输出功率为1000W 设计技术要求： （1）电源电压：交流100V/50Hz （2）输出功率：500W； （3）移相范围：0~90度。 。
单相桥式全控整流电路Matlab仿真
目录 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 0 （一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) (1) 1.电路的结构与工作原理 (1) 2.建模 (2) 3仿真结果与分析 (4) 4小结 (6) （二）单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) (7) 1.电路的结构与工作原理 (7) 2.建模 (8) 3仿真结果与分析 (10) 4.小结 (11) （三）单相桥式全控整流电路(反电动势负载) (13) 1.电路的结构与工作原理 (12) 2.建模 (14) 3仿真结果与分析 (16) 4小结 (18) 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的 1、不同负载时，单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。 2、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真，并分析其波形。 二．实验内容
（一）单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) 1.电路的结构与工作原理 1.1电路结构 R 单相桥式全控整流电路（纯电阻负载）的电路原理图(截图) 1.2工作原理 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。 （1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则u T1.4= u T2.3=1/2 u2。 （2）在u2正半波的ωt=α时刻： 触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，负载上有电压（u d=u2）和电流输出，两者波形相位相同且u T1.4=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则u T2.3=1/2 u2。晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。 （3）在u2负半波的（π~π+α）区间： 晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。此时，u T2.3=u T1.4=1/2 u2。 （4）在u2负半波的ωt=π+α时刻： 触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（u d=-u2）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1、
单相桥式全控整流电路设计说明
电子技术课程设计说明书 单相桥式全控整流电路设计 学生姓名：学号： 学院：计算机与控制工程学院---- 专业：电气工程及其自动化------ 指导教师：李静李郁峰--------- 2016年 1 月
目录 1引言 (1) 1.1整流电路 (1) 1.2整流电路的发展与应用 (1) 2 课程设计目的与要求 (1) 2.1课程设计目的 (1) 2.2课程设计的预备知识 (2) 2.3 课程设计要求 (2) 3元器件的选择 (2) 3.1晶闸管 (2) 3.1.1晶闸管的结构 (2) 3.1.2晶闸管的工作原理图 (2) 3.1.3晶闸管的门极触发条件 (3) 3.1.4晶闸管的主要参数说明 (3) 3.2 可关断晶闸管 (4) 4电路的结构与工作原理 (5) 4.1电路结构 (5) 4.2 工作原理 (5) 4.3基本数量关系 (5) 5 MATLAB仿真 (6) 5.1 MATLAB软件介绍 (6) 5.2 系统建模与参数设置 (6) 5.2.1 仿真图形 (6) 5.2.2模型参数设置 (7) 5.3 仿真结果与分析 (8) 6 结论 (9) 参考文献 (9) 致谢 (9)
1引言 1.1整流电路 整流电路是电力电子中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。大多数整流电路由变压器.整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速,发电机的励磁调节,电解,电镀等领域得到广泛应用。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中交流成分。变压器设置与否是具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。可以从各种角度对整流电路进行分类，主要的分类方法有：按组成的期间可分为不可控，半控，全控三种；按电路的结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入详述分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧的方向是单向还是双向，又可分为单拍电路和双拍电路。 1.2整流电路的发展与应用 电力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用。1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命；70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）.电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（power-MOSFET）为代表的全控型器件发展迅速，把电力电子技术推上一个全新的阶段；80年代后期，以绝缘极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件异军突起，成为了现代电力电子技术的主导器件。另外，采用全控型器件的电路的主要控制方式为PWM脉宽调制式，后来，又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），随着全控型电力电子器件的发展，电力电子电路的工作频率也不断提高。同时，电力电子器件的开关损耗也随之增大，为了减小开关损耗，软开关技术应运而生，零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）把电力电子技术和整流电路的发展推向了新的高潮。 2 课程设计目的与要求 2.1课程设计目的 “电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： （1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的
单相桥式半空整流电路MATLAB仿真实验报告
一、单相桥式半控整流电路（电阻性负载）1．电路结构与工作原理 （1）电路结构 T u1 u2 it1 i2 id2 VT1VT3 VD2VD4 id4 it3 u R 2.建模 3．仿真结果分析 α=30°单相桥式半控整流电路（电阻性负载）
α=60°单相桥式半控整流电路（电阻性负载） α=90°单相桥式半控整流电路（电阻性负载） 4．小结 尽管整流电路的输入电压U2是交变的，但负载上正负两个半波内均有相同的电流流过，输出电压一个周期内脉动两次，由于桥式整流电路在正、负半周均能工作，变压器二次绕组正在正、负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过，消除了变压器的电流磁化，提高了变压器的有效利用率。 二、单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管） 1．电路结构与工作原理
（1）电路结构 L （2）工作原理 1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。 2）在u2正半波的ωt=α时刻及以后： 在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L →R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（u d=u2）和电流。电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。 2.建模
3．仿真结果分析 α=30°单相桥式半控整流电路（阻感性负载） α=60°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）
α=90°单相桥式半控整流电路（阻感性负载） 4．小结 电路具有自续流能力，但实用中还需要加设续流二极管VD，以避免可能发生的失控现象。 三、单相桥式半控整流电路（带续流二极管） 1．电路结构与工作原理 （1）电路结构 T u2 it1 i2 id2 VT1VT3 VD2VD4 id4 it3 R u R L ul id VD ud （2）工作原理
MATLAB课程设计,单相桥式全控整流电路的MATLAB设计
学号 控制系统仿真 单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 在MATLAB中的仿真真 在MATLAB软件中的仿真应用 学生姓名 班级 成绩 控制与机械工程学院 2015年6 月19 日
绪论 Matlab以矩阵运算为基础,把计算可视化程序设计融合到了一个交互的工作环境中,可实现工程计算、算法研究、建模和仿真、数据分析及可视化、科学和工程绘图、应用程序开发等功能.Simulink是Mat2lab 所提供的用来对动态系统进行建模、仿真和分析的集成环境,是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具.Matlab5.3与以前的MA TLAB版本的最大区别就是增加了电力系统模块库(PowerSystemBlockset),能快速而准确地对电路及电力系统进行仿真。 1990年MathWorks软件公司为Matlab提供了新的控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink.作为对Matlab语言运算环境的扩展,在保持Matlab的一般性能基础上,Simulink又增加了许多功能.它与Matlab及其工具箱结合使用,可以完全对连续系统、离散系统、连续和离散混合系统的动态性能进行仿真与分析. Simulink与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比,具有更直观、方便、灵活的优点.Simulink 提供了8个子模型库:Continuous(持续环节)、Discrete(离散系统)、Function&Tables(函数及图表)、Math(数学计算)、Nonlinear(非线形环节)、Signals&System(信号及系统)、Sink(输出方式)、Source(输入源).在以上每个子模型库中还包含有相应的功能模块,如Source子模块中包含有SineWave(正弦波)、PulseGenerator(脉冲信号)、Step(阶跃信号)等,Sink子模块中包含有scope(示波器)、To Workspace(传送到工作空间)、XYGraph(X-Y图表)等. Simulink提供了动态系统建模、分析和仿真的交互环境,能够实现交互建模、交互仿真,并允许用户扩展仿真环境等功能.Simulink的专用模型库(Blocksets)提供了一些专用元件集,使得Simulink的功能进一步扩展。
单相桥式全控整流电路MATLAB仿真实验报告(上)~4EDA1
单相桥式全控整流电路MATLAB仿真 一、单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 1．电路结构与工作原理 （1）电路结构 如图1-1所示为典型单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。 u1 T u2 u d R id a b VT1 VT3 VT2VT4 i2 图1-1 （2）工作原理 1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则U t1.4= U t2.3=1/2u2。 2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，
晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断 状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。 4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→ VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半 周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（u d=-u2）和电流，且波形相位相同。 表1-1 各区间晶闸管的导通、负载电压和晶闸管端电压情况 ωt 0～αα～ππ～π＋ απ＋α～２π 晶闸管导通情况VT1.4、 VT2.3都截 止 VT1.4导 通、VT2.3 截止 VT1.4、 VT2.3都截 止 VT1.4截 止、VT2.3 导通 ud 0 u2 0 -u2 id 0 u2/R 0 -u2/R i2 0 u2/R 0 +u2/R ut ut1.4=ut2 .3= (?)u2 ut1.4=0、 ut2.3=u2 ut1.4=ut2 .3= (?)u2 ut1.4=u2 、ut2.3=0 2.建模
实验三单相桥式全控整流电路实验
实验三单相桥式全控整流电路实验 一．实验目的 1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。 2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载时的工作。 二．实验线路及原理 参见图1。 三．实验内容 1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMCL—05E组件 4．MEL—03A组件 5．NMCL—35组件 6．NMCL—41组件 7．双踪示波器 五．注意事项 1．负载电阻R D的调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。 2．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通 3．NMCL—05E面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。 4．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。 5. 本实验中用示波器观察主电路中电压波形时需用到衰减探头，为防止短路事故，在观察各主电路电压时同时只允许用一个探头观察信号。不要两路一起用。 六．实验方法 1．触发电路的调试 ①将NMCL—05E面板左上角的“同步电压输入~220V”接交流电源电压输出的 U、V输出端（旧：A1，B1），找出锯齿波触发电路。
②将给定电压Ug（新：NMCL-41；旧：DJK06，注意DJK06的地信号须与NMCL—05E的地信号相连）调至零电压，并将其接入“锯齿波触发电路”中的“Uct”，此时Uct=0V。按下电源启动按钮（即合上主电源），用示波器同时观察“锯齿波触发电路”中“1”和“5”孔电压波形，调节偏移电压电位器RP2，使α=90° 2．断开主电源，将NMCL-33中“脉冲观察及通断控制”处的开关打在“脉冲断”的位置。按图接线。 3．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 短接平波电抗器L，调节电阻负载至最大，合上主电路电源，调节U ct，记录在不同α 角（30°、60°、90°）时整流电路的输出电压U d=f（t）的波形，晶闸管的端电压U VT=f（t）的波形（注意：观察电压波形时需用带衰减探头），并记录相应α时的U d和交流输入电 压U2（变压器副边电压）值。 若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。 4．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。 断开平波电抗器L短接线，观察α=30°时的输出电压U d波形、晶闸管端电压U VT波 形及负载电流id波形（id波形可通过观察负载电阻两端的电压获得） 注意，负载电流不能过小，否则造成可控硅时断时续，可调节负载电阻RP，但负载 电流不能超过0.8A，U ct从零起调。 七．实验报告 1．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻负载情况下，当α=60°，90°时的 U d、U VT波形，并加以分析。 2．绘出单相桥式晶闸管全控整流电路供电给电阻—电感性负载情况下，当α=90°时 的U d、i d、U VT波形，并加以分析。 3．实验心得体会。
单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载） 1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻-感性负载） 单相桥式全控整流电路用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示 图1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载） 1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载） 1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。2）在u2正半波的ωt=α时刻及以后： 在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。 3）在u2负半波的（π~π+α）区间： 当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。 4）在u2负半波的ωt=π+α时刻及以后： 在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流。此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。 1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载） 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示： 图2 单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）