单相全波可控整流电路仿真实验
电牵二班徐伟进 31号
摘要:电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术(整流，逆变，斩波，变频，变相等)两个分支。
现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。
电力电子技术的重要作用
（1）优化电能的使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。
（2）改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。
（3）电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。
MATLAB软件是由美国Math Works公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算软件系统，被誉为“巨人肩上的工具”MATLAB早期主要用于控制系统的仿真，经过不断扩展已经成为包含通信电气工程优化控制等诸多领域的科学计算软件，，可以用于电力电子电路和
电力拖动控制系统的仿真。
关键词：电力电子技术 MATLAB 计算机仿真
一、实验目的
（1）熟练掌握MATLAB语言的基本知识和技能；
（2）熟悉matlab下的simulink和simpowersystems工具箱；（3）熟悉单相全波可控整流电路的工作原理、工作状态及波形情况；（4）培养分析、解决问题的能力；提高学生的科技论文写作能力。
二、单相全波可控整流电路：
三、仿真实验
1、单相全波可控整流电路仿真模型：
2、封装模块：
3、仿真参数设置：
a 电源参数
b 自耦变压器参数
c IGBT管参数：
Resistance Ron:0.01
1-e
Inductance lon:6
Forward voltage vf:1
1-e Current 10% fall time Tf:6
2-e Current tail time Tt:6
Initial current ic:0
Snubber resistance rs:5
1e
Snubber capacitance cs:inf
d 电阻参数
R=1 L=0 C=inf
e 脉冲参数设定：
脉冲类型为time based，幅值为1，周期设置为0.02，脉冲宽度设为50，延迟设为0.001。
f 总参数设定
start time :0.0 stop time :0.04 max step size :5
1 e
4、仿真结果：
经过仿真得到如下仿真波形：
使用subplot语句对仿真波形进行转换
语句如下：
>> subplot(2,1,1);plot(a.time,a.signals(1).values)
>> subplot(2,1,2);plot(a.time,a.signals(2).values)
得到转换后波形为：
上面的波形为电压波形，下面的为电流波形。实验结果和理论计算得出的波形基本一致，仿真成功。
实验总结：
经过磕磕绊绊的仿真实验，我终于熟练掌握了simulink仿真实验的过程和注意事项，以及一些小经验。尽管做的还有些不完美，但我会在以后的学习中更加努力的完善，达到更美好的高峰。通过仿真实验，我也更加深刻的了解了仿真的重要性和意义，以后工作的时候要事先做好仿真实验，才能在真正的工程中做到没
有疏漏。
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
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。
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
实验三三相桥式全控整流电路实验 一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 二．实验内容 1．MCL-18的调试 2．三相桥式全控整流电路 3．观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。 三．实验线路及原理 实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2．MCL-18组件 3．MCL-33组件 4．MEL-03可调电阻器（900 ）
6．二踪示波器 7．万用表 五．实验方法 1．按图3-12接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。 （2）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 （3）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。注：将面板上的Ublf接地（当三相桥式全控整流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时），将I组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”，琴键开关不按下为导通。 （4）将给定输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，在Uct=0时，调节偏移电压Ub，使?=90o。(注：把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2．三相桥式全控整流电路 （1）电阻性负载 按图接线，将Rd调至最大450? (900?并联)。 三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wu，从0V调至70V(指相电压)。调节Uct，使?在30o~90o范围内变化，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V) 30°143 70 60°90 70 90°23 70 3．电感性负载 按图线路，将电感线圈(700mH)串入负载，Rd调至最大(450?)。 调节Uct，使?在30o~90o范围内变化，用示波器观察记录?=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V)
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
电力电子技术—单相半波可 控整流电路 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
整流电路 1、单相半波可控整流电路 电阻负载： 注：电阻负载的特点是电压d u 与电流d i 成正比，两者波形相同。 g u ：触发脉冲；α：触发角；θ：导通角 1、直流输出电压平均值： ()()2 145.0122sin 221222ααπωωππαCOS U COS U t td U U d +=+==? 2、相控方式：通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式
阻感负载： 1、流过电感的电流变化时，在其两端产生感应电动势dt di L ，它的极性反过来阻止电流减小。L 的存在使d i 不能突变，d i 从0开始增加。 2、2u 由正变负的过零点处，d i 已经处于减小的过程中，但尚未降到零，因此VT 仍处于通态。 3、2t ω时刻，d i 降至零，VT 关断并立即承受反压。 4、由于电感的存在延迟了VT 的关断时刻，使d u 波形出现负的部分，与带电阻负载时相比其平均值d U 下降。 5、 ()22L R Z ω+=,R L ω?arctan =
6、若?为定值，ɑ角大，θ越小。若ɑ为定值，?越大，θ越大，且平均值 U d 越接近零。 阻感负载（带续流二极管）： i连续，且其波形接近一条水平线。 1、若L足够大， d 2、流过晶闸管的电流平均值IdT 和有效值IT 分别为： 续流二极管的电流平均值IdDR 和有效值IDR 分别为：
3、其移相范围为180°，其承受的最大正反向电压均为2u的峰值即 2U。续流 2 二极管承受的电压为-ud ，其最大反向电压为 2U，亦为u2 的峰值。 2
什么是整流电路 整流电路（Rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。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。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。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的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。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。可以从各种角度进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流舒服相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次电流的方向是单相或双向，又分为单拍电路和双拍电路。 整流电路的发展与应用 力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用，因此不管是整流器还是电力电子技术的发展都是以电力电子器件的发展为纲的，1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一次革命；1957年美国通用公司研制了第一个晶体管，标志着电力电子技术的诞生；70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应管（power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，把电力电子技术推上一个全新的阶段；80年代后期，以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的符合型器件异军突起，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，软开关技术便应运而生，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。 说主要任务 本次设计的主题是设计一个单相桥式电路。确定设计方案，通过方案来设计各个单元电路，如触发电路、保护电路等。根据要求计算参数，包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件戈定参数确定等。完成这些后，将各个单元电路衔接起来，并完成主电路的设计。然后再用MATLAB软件仿真，如有错误进行修改，最后将仿真图形保存下来。 课程设计的总体要求 （1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。 （2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。 （4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。 （5）广泛收集相关技术资料。 （6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。 （7）按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。 （8）培养实事求是、严谨的工作态度和认真的工作作风。
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。
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路 一.单相全波可控整流电路 单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又称单相双半波可控整流电路。 图1 单相全波可控整流电路及波形 单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的。变压器不存在直流磁化的问题。单相全波与单相全控桥的区别是：单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应的，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。单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个。因此，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用 1.电路结构 图2.单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时的电路及波形 单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控整流电路（先不考虑VDR）。单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路图如2所示，四个晶间管组成整流桥，其中vTl、vT4组成一对桥臂，vT 2、vT3组成另一对桥臂，vTl和vT3两只晶闸管接成共阴极，VT2和VT 4两只品间管接成共阳极，变压器二次电压比接在a、b两点，u2=1.414U2sin(wt) 2.电阻负载 半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。其工作过程如下： a)在u2正半周，u2经VT1和VD4向负载供电。 b) u2过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流。 c)在u2负半周触发角a时刻触发VT3，VT3导通，u2经VT3和VD2向负载供电。 d)u2过零变正时，VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，u d又为零。 3.续流二极管的作用 1)避免可能发生的失控现象。2)若无续流二极管，则当a突然增大至180 或触发脉冲 丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使u d成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。3)有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。4)续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。 4.单相桥式半控整流电路的另一种接法
单相半波可控整流电路仿真实验 一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法; 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作; 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法, 会设置各个模块的参数。 二、原理图 单相半波可控整流电流( 电阻性负载) 原理图, 晶闸管作为开关元件, 变压器t器变换电压和隔离的作用, 用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值, 二次电压u2为50hz正弦波波形如图所示, 其有效值为u2, 如图1-1。
图1-1 三、实验模型和参数设置 2.参数设置 仿真参数, 算法( solver) ode15s, 相对误差( relativetolerance) 1e-3, 开始时间0结束时间0.05s, 如图1-3。
图1-3 脉冲发生器: Amplitude=5, period=0.02, Pulse Width=2, 时相延迟( 1/50) x( n/360) s, 如图1-4
图1-4 电源参数, 频率50hz, 电压220v, 如图1-5
图1-5 晶闸管: Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=0.8,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9如图1-6
图1-6 晶闸管: Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=0.8,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9. 电源: Up=220, f=50Hz. 脉冲发生器: Amplitude=5, period=0.02, Pulse Width=2 情况一: R=1Ω,L=10mH; a=0°、30°、90°、120°、150°情况二: L=10mH; a=0°、30°、90°、120°、150°
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
单相半波可控整流电路实验
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重庆三峡学院 实验报告 课程名称电力电子技术 实验名称单相半波可控整流电路实验 实验类型验证学时 2 系别电信学院专业电气工程及自动化 年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期 学生姓名袁志军学号201507144228 实验教师谢辉成绩 2017 年 4 月 30 日
填写说明 1、基本内容 （1）实验序号、名称（实验一：xxx）；（2）实验目的；（3）实验原理；（4）主要仪器设备器件、药品、材料；（5）实验内容； （6）实验方法及步骤（7）数据处理或分析讨论 2、要求： （1）用钢笔书写（绘图用铅笔） （2）凡需用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规范作图 实验三单相半波可控整流电路实验 一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。 (3)了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件 型号备注 序 号 1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个 模块。 2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。 3 DJK03-1 晶闸管触发 该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。 电路 4 DJK06 给定及实验器 该挂件包含“二极管”等几个模块。 件 5 D42 三相可调电阻 6 双踪示波器自备 7 万用表自备 三、实验线路及原理 将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH 三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。 四、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?
单相半波整流电路仿真实验报告 一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法； 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作； 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各个模块的参数。 二、实验模型和参数设置 1. 总模型图： 有效值子系统模型图： 平均值子系统模型图：
2.参数设置 晶闸管：Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9.电源：Up=100*, f=50Hz. 脉冲发生器：Amplitude=5, period=, Pulse Width=2 情况一：R=1Ω,L=10mH; a=0°or a=60°； 情况二：L=10mH; a=0°or a=60°； 三、波形记录和实验结果分析 （1）R=1Ω,L=10mH; a=0°时的波形图： （2）R=1Ω,L=10mH; a=60°时的波形图：
（3）L=10mH; a=0°时的波形图： （4）L=10mH; a=60°时的波形图：
在波形图中，从上到下依次代表电源电压、脉冲发生器电压、晶闸管的电流，、晶闸管两端电压、负载电流和负载两端电压。 分析对比这四张图可以知道，由于负载中有电感，因此晶闸管截止的时刻并不在电压源为负值的时刻，而是在流过晶闸管的电流为零的时刻；同时，在对比中可以发现在电感相同的情况下，电阻负载的存在会使关断时间提前。 1.计算负载电流、负载电压的平均值： 以R=1Ω,L=10mH时 o α = 负载电压的平均值为如下： o α 60 = 负载电压的平均值为如下：
辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：220V／50A单相全波可控整流电路 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：工程技术学院教研室：电气教研室
摘要 本设计采用单相全波可控整流，从而实现为1台额定电压220V、功率为10kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速。将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这正变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。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。 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的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。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。整流电路的种类有很多，有单相半波整流电路、单相全波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。本设计采用单相全波可控整流，以便于低压输出。 关键词：整流电路；变压器；晶闸管；触发电路；MATLAB。
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概括............................ 错误！未定义书签。 1.2本文研究内容 (2) 1.3方案论证 (3) 1.3.1 单相桥式全控整流电路 (3) 1.3.2 单相全波可控整流电路 (4) 第2章单相全波可控整流电路设计 (5) 2.1单相全波可控整流电路总体设计框图 (5) 2.2具体电路设计 (6) 2.2.1 单相全波可控整流电路设计 (6) 2.2.2 由KJ004构成的控制电路设计 (7) 2.2.3 保护电路的设计 (9) 2.3总电路原理图 (10) 2.4元器件型号选择 (11) 2.5MATLAB仿真实验 (12) 第3章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
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。
三相桥式全控整流电路实 验报告 Prepared on 24 November 2020
实验三三相桥式全控整流电路实验 一．实验目的 1．熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2．熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 二．实验内容 1．MCL-18的调试 2．三相桥式全控整流电路 3．观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。 三．实验线路及原理 实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 四．实验设备及仪器 1．MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2．MCL-18组件 3．MCL-33组件 4．MEL-03可调电阻器（900） 6．二踪示波器 7．万用表 五．实验方法 1．按图3-12接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。 （1）打开MCL-18电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o 的幅度相同的双脉冲。 （3）用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为1V —2V 的脉冲。注：将面板上的Ublf 接地（当三相桥式全控整流电路使用I 组桥晶闸管VT1~VT6时），将I 组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”， 琴键开关不按下为导通。 （4）将给定输出Ug 接至MCL-33面板的Uct 端，在Uct=0时，调节偏移电压Ub ，使=90o 。(注：把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2．三相桥式全控整流电路 （1） 电阻性负载 按图接线，将Rd 调至最大450 (900并联)。 三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出电压U uv 、U vw 、U wu ，从0V 调至70V(指相电压)。调节Uct ，使 在30o ~90o 范围内变化，用示波器观察记录=30O 、60O 、90O 时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2 数值。 30° 60° 90° 3．电感性负载 按图线路，将电感线圈(700mH)串入负载，Rd 调至最大(450)。 调节Uct ，使 在30o ~90o 范围内变化，用示波器观察记录=30 O 、60O 、90O 时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2 数值。 30° 60° 90°
实验一、单相半波可控整流电路实验 王季诚（20101496） 一、实验目的 （1）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 （2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。 （3）了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件
三、实验线路及原理 单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到 DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。
图3-6单相半波可控整流电路 四、实验内容 （1）单结晶体管触发电路的调试。 （2）单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。 （3）单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。 （4）单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。 五、预习要求 （1）阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。 （2）复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。 （3）掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U d、I d的计算方法。 六、实验方法 （1）单结晶体管触发电路的调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结
电力电子技术实验报告 实验名称：单相桥式全控整流电路_______ 班级：自动化_________________ 组别：第组___________________ 分工： 金华职业技术学院信息工程学院 年月日 目录
一．单项全控整流电路电阻负载工作分析..................................................- 1 - 1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 1 - 2.建模…………….............................................................................................- 3 - 3.仿真结果与分析.......................................................................................- 5 - 4.小结…………….............................................................................................- 5 - 二．单项全控整流电路组感负载工作分析..................................................- 6 - 1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 6 - 2.建模……………..............................................................................................- 8 - 3.仿真结果与分析......................................................................................- 10- 4.小结…………….............................................................................................- 10 - 三．单项全控整流电路带反电动势阻感负载工作分析...............................- 11 - 1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 11 - 2.建模……………..............................................................................................- 13 - 3.仿真结果与分析........................................................................................- 15 - 4.小结……………..............................................................................................- 15 - 四．总结…………….............................................................................................- 16 - 图索引