简单RC滤波电路的工作原理
滤波电路是直流电源的重要组成部分，它一般是由电容等储能元件组成，用来滤除单向脉动电压中的谐波分量，从而得到比较平滑的直流电压。图1所示为桥式整流简单RC滤波电路。由图可以看出，滤波电容C并联于整流电路的输出端，即C与R L并联，整流电路的负载为容性。其工作原理为：设t=0时接通电源，当由零逐渐上升时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流方向如图中箭头所示。电流一路流过负载R L，一路向电容C充电，充电极性为上正、下负。由于电源内阻及二极管导通电阻均很小，即充电时间常数很小，所以充电进行的很快，C两端的电压随很快上升到峰值，即。当由峰值开始下降时，充电过程结束。由于电容C两端的电压＞，这时，四只二极管均被反偏截止，电容C向负载R
L放电，从而使通过负载R L的电流得以维持。放电时间常数R L C取值愈大，R L两端的电压下降愈缓慢，输出波形愈平滑，直到下一个半周到来，且＞时，D2、D4才正偏道通（D1、D3仍截止），放电过程结束，又开始给C充电。如此周而复始的充电、放电，在负载R L上便得到如图2所示的输出电压。
单向桥式整流电路工作原理
2008-03-07 16:49
1．工作原理
单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路，如图
6.2.3所示。
图6.2.3 单相桥式整流电路
整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据图6.2.3的电路图可知：
当正半周时，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周；
当负半周时，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的电流与电压波形见图6.2.4。
2．参数计算
根据图6.2.4可知，输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。其输出平均电压为
（6.2.4）
图6.2.4 单相桥式
整流电路的
电流与电压波形
流过负载的平均电流为（6.2.5）
流过二极管的平均电流为（6.2.6）
二极管所承受的最大反向电压（6.2.7）
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析，此时谐波分量中的二次谐波幅度最大。脉动系数S 定义为二次谐波的幅值与平均值的比值。
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
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
三相桥式全控整流电路
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1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。 直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的
三相桥式全控整流电路的性能研究 一、原理及方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使主电路中晶闸管触发导通工作，经过整流后的直流电通给直流电动机，使之工作。 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图
二、主电路的设计及器件选择 实验参数设定负载为220V、305A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电，设计要求选用三相桥式全控整流电路供电，主电路采用三相全控桥。 1．三相全控桥的工作原理 如图2-1所示，为三相桥式全控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻，故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。共阴极组中与a、b、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。变压器为Y ?-型接法。变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网 KP1KP3KP5 图1 三相桥式全控整流电路 图2-1 三相桥式全控整流电路带（阻感）负载原理图 2. 三相全控桥的工作特点 ⑴2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个，且不能为同1相器件。 ⑵对触发脉冲的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差。 共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。 同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。
桥式整流器原理电路 桥式整流电路（如图5-5所示）是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。 图5-5（a）为桥式整流电路图（b）为其简化画法 桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。以上两种工作状态分别如图5-6（a）和（b）所示。
图5-6 桥式整流电路的工作原理示意图 如此重复下去，结果在Rfz，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。 桥式整流电路的整流效率和直流输出与全波整流电路相同，变压器的利用率最高。现在常用的全桥整流，不用单独的四只二极管而用一只全桥，其中包括四只二极管，但是要标清符号，有交流符号的两端接变压器输出，+、-两端接入整流电路。 需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。表5-1所列参数可供选择二极管时参考。 另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。 图5-7示出了二极管并联的情况：两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半口三只二极管并联，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻
1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化0602班 指导教师：工作单位：自动化学院 题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载） 初始条件： 1．反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续； 2．U2=220V，晶闸管触发角α=30°； 3．其他器件如晶闸管自己选取。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求） 1.主电路的设计及原理说明； 2.触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析； 3.保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析； 4.各参数的计算（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）； 5.应用举例； 6.心得小结。 时间安排： 7月6日查阅资料 7月7日方案设计 7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告 7月10日提交报告，答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 整流电路就是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（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、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。 关键词：整流，变压，触发，过电压，保护电路。
1、桥式整流 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。 桥式整流电路如图Z0705所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的 三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载 电阻R L组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示。在u2的正半周，D1、 D3导通，D2、D4截止， 电流由T R次级上端经 D1→R L →D3回到 TR次级下端，在负载 RL上得到一半波整流 电压。 在u2的负半周，D1、 D3截止，D2、D4导通， 电流由Tr次级的下端 经D2→R L→D4回到 Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流 电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电 流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 GS0709 I L = 0.9U2／R L GS0710 流过每个二极管的平均电流为 I D= I L／2 = 0.45 U2／R L 每个二极管所承受的最高反向电压为 2、半波整流电路 半波整流电路，由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成，如下图所示。电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2的正半周电压基本相同。
市电（交流电网）变为稳定的直流电需经过变压、整流、滤波和稳压四个过程。利用二极管的单向导电性，将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。有时将变压器、整流电路和滤波电路一起统称为整流器。 （1）正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。 （2）负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。
半波整流全波整流桥式整流的详细介绍适合入门者 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
半波整流、全波整流、桥式整流 整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。 一、半波整流电路 图(1)是一种最简单的整流电路。它由 电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻 Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220 伏）变换为所需要的交变电压E2 ，D 再把 交流电变换为脉动直流电。 下面从右图(2)的波形图上看着二 极管是怎样整流的。 变压器砍级电压E2 ，是一 个方向和大小都随时间变化的正 弦波电压，它的波形如图(2)(a) 所示。在0～π时间内，E2 为正 半周即变压器上端为正下端为 负。此时二极管承受正向电压面 导通，E2 通过它加在负载电阻 Rfz上，在π～2π时间内，E2 为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D 承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc = ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
整流器工作原理 桥式整流器原理电路 桥式整流电路（如图5-5所示）是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定 程度上克服了它的缺点。 图5-5（a）为桥式整流电路图（b）为其简化画法 式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。以上两种工作状态分别如图5-6（a）和（b）所示。
图5-6 桥式整流电路的工作原理示意图 如此重复下去，结果在Rfz，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。 桥式整流电路的整流效率和直流输出与全波整流电路相同，变压器的利用率最高。现在常用的全桥整流，不用单独的四只二极管而用一只全桥，其中包括四只二极管，但是要标清符号，有交流符号的两端接变压器输出，+、-两端接入整流电路。 需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。表5-1所列参数可供选择二极管时参考。 另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。
桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。 在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下： （1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）半波整流电路的交流利用率为50%。 （3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出 时电压叠加）。 （3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
湖南工学院 课程设计说明书 课题: 单相桥式整流电路的设计 专业: 电气自动化 班级: 电气0601班 姓名: 陈澍 学号：401060704 指导老师：肖文英
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 由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好实验和课程设计，因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
1. 设计任务说明…………………………………………………………1. 2. 方案选择 (2) 2.1器件的介绍 (2) 2.2整流电路的比较 (5) 3. 辅助电路的设计 (7) 3.1 驱动电路的设计 (7) 3.2 保护电路的设计 (11) 3.3 过压保护 (12) 3.4 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (13) 4. 主体电路的设计 (14) 4.1 主要电路原理及说明 (14) 4.2 感性负载可控整流电路 (15) 4.3 主电路的设计 (17) 4.5 主要元器件的说明 (18) 4.5 性能指标分析 (20) 4.6 元器件清单 (20) 5. 设计总结 (22) 6. 参考文献 (23) 7. 鸣谢 (24)
桥式整流电路图及工作原理介绍之我见 桥式整流电路图及工作原理介绍之我见
桥式整流电路如图 1 所示，图（a）（b）（c）是桥式整流电路的三种不同 、 、 画法。由电源变压器、四只整流二极管 D1~4 和负载电阻 RL 组成。四只整流二 极管接成电桥形式，故称桥式整流。
图 1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图 2 所示。
在 u2 的正半周，D1、D3 导通，D2、D4 截止，电流由 TR 次级上端经 D1→ RL →D3 回到 TR 次级下端，在负载 RL 上得到一半波整流电压 在 u2 的负半周，D1、D3 截止，D2、D4 导通，电流由 Tr 次级的下端经 D2→ RL →D4 回到 Tr 次级上端，在负载 RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载 RL 上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波 整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器 件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图 Z 图 1（c）的形式。 桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反 压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此 缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。
二极管整流电路原理与分析
半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。 当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压 vo=vi-vd。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压 vo=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。
二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备， 半波整流输出的脉动电压就足够了。 但对于电 子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理 电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容， 在交流电压正半周时， 交流电源在通过二极管 向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。
桥式整流电路
二极管的模型 1.理想模型 所谓理想模型,是指在正向偏置时,其管压降为零,相当于开关的闭合。当反向偏置时,其电 流为零,阻抗为无穷,相当于开关的断开。具有这种理想特性的二极管也叫做理想二极管。 在实际电路中,当电源电压远大于二极管的管压降时,利用此模型分析是可行的。 2.恒压降模型 所谓恒压降模型,是指二极管在正向导通时,其管压降为恒定值,且不随电流而变化。硅管的 管压降为 0.7V,锗管的管压降为 0.3V。 只有当二极管的电流 Id 大于等于 1mA 时才是正确的。 在实际电路中,此模型的应用非常广泛。
稳压二极管: 稳压二极管在工作时应反接,并串入一只电阻。 电阻的作用一是起限流作用,以保护稳压管;其次是当输入电压或负载电流变化时,通过该电 阻上电压降的变化,取出误差信号以调节稳压管的工作电流,从而起到稳压作用。 最简单的稳压电路由稳压二极管组成如图所示。 从稳压二极管的特性可知， 若能使稳压管 始终工作在它的稳压区内，则 VO.基本稳定在 Vz 左右。
当电网电压升高时，若要保持输出电压不变，则电阻器 R 上的压降应增大，即流过 R 的电流增大。这增大的电流由稳压二极管容纳，它的工作点将由 b 点移到 C 点，由特性曲 线可知此时 Vo≈Vz 基本保持不变。
若稳压二级管稳压电路负载电阻变小时，要保持输出电压不变，负载电流要变大。由于 VI 保持不变，则流过电阻 R 的电流不变。此时负载需要增大的电流由稳压管调节出来，它 的工作点将由 b 点移到 a 点。所以，稳压管可认为是利用调节流过自身的电流大小（端电 压基本不变）来满足负载电流的改变，并和限流电阻 R 配合将电流的变化转化为电压的变 化以适应电网电压的变化。
稳压二极管电路稳压存在问题：电网电压不变时，负载电流的变化范围就是 IZ 的调节 范围（几十 mA），这就限制了负载电流 I0 的变化范围。怎样才能扩大 IO 的变化范围。 桥式整流电路原理
桥式整流电路计算 桥式整流属于全波整流,它不就是利用副边带有中心抽头的变压器,用四个二极管接成电桥形式,使在电压V2的正负半周均有电流流过负载,在负载形成单方向的全波脉动电压。 桥式整流电路计算主要参数: 单相全波整流电路图 利用副边有中心抽头的变压器与两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见正负半周都有电流流过负载,提高了整流效率。 全波整流的特点: 输出电压V O高;脉动小;正负半周都有电流供给负载,因而变压器得到充分利用,效率较高。 主要参数: 桥式整流电路电感滤波原理 电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点,把电感器与负载串联起来,以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点瞧,当电源提供的电流增大(由电源电压增加引起)时,电感器L把能量存储起来;而当电流减小时,又把能量释放出来,使负载电流平滑,电感L有平波作用
桥式整流电路电感滤波优点:整流二极管的导电角大,峰值电流小,输出特性较平坦。 桥式整流电路电感滤波缺点:存在铁心,笨重、体积大,易引起电磁干扰,一般只适应于低电压、大电流的场合。 例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示,已知V1就是220V交流电源,频率为50Hz,要求直流电压 V L=30V,负载电流I L=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值,选择整流二极管及滤波电容。
桥式整流电路电容滤波电路 图10、5分别就是单相桥式整流电路图与整流滤波电路的部分波形。这里假设t<0时,电容器C已经充电到交流电压V2的最大值(如波形图所示)。 结论1:由于电容的储能作用,使得输出波形比较平滑,脉动成分降低输出电压的平均值增大。
桥式整流电路计算 桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。 桥式整流电路计算主要参数： 单相全波整流电路图 利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。 全波整流的特点： 输出电压V O高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。 主要参数： 桥式整流电路电感滤波原理 电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点，把电感器与负载串联起来，以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看，当电源提供的电流增大（由电源电压增加引起）时,电感器L把能量存储起来；而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流平滑，电感L有平波作用
桥式整流电路电感滤波优点：整流二极管的导电角大，峰值电流小，输出特性较平坦。 桥式整流电路电感滤波缺点：存在铁心，笨重、体积大，易引起电磁干扰,一般只适应于低电压、大电流的场合。 例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示，已知V1是220V交流电源，频率为50Hz，要求直流电压V L=30V，负载电流I L=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值，选择整流二极管及滤波电容。
桥式整流电路电容滤波电路 结论1：由于电容的储能作用，使得输出波形比较平滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。
结论2：从图10.6可看出，滤波电路中二极管的导电角小于180o,导电时间缩短。因此，在短暂的导电时间内流过二极管很大的冲击电流，必须选择较大容量的二极管。 在纯电阻负载时： 有电容滤波时： 结论3：电容放电的时间τ=R L C越大,放电过程越慢，输出电压中脉动（纹波）成分越少，滤波效果越好。取τ≥（3～5）T/2，T为电源交流电压的周期。 整流电路输出电压计算 对于整流电压的输出电压大小，大家一定不陌生。很多人会说，输出平均值全波0.9倍，半波0.45倍的交流有效。但是在设计中，我们常常发现一个事实，例如在半波整流后，输出电压得到的不止0.45倍，9V交流整流后可能有11～12V。之前我一直很困惑，是我记错了计算倍数吗？翻了很多书籍，公式当然是没错的。那到底怎么回事？ 可能之前我们在学校学这个方面知识点的时候太过注重整流电路，而忽略了脉动比的概念，所以造成我们现在很多人对这一简单的知识不是很清晰。其实这里是由于整流电路后面接的滤波电容有关的，查阅模电知识我们即可了解到，整流后往往会加滤波稳压，而滤波电路会改变整流输出的脉动比，并且和负载有关。因此最终整流后得到的电压除了跟整流方式有关，还和负载、滤波电容大小有关系。RL*C的数值直接影响输出电压的大小。因此滤波电容选择其实不是随意的，而是需要根据负载选取合适的值。 接入滤波电路后，输出电压平均值近似取值为1.2倍，负载开路取1.414倍。 RC=（3-5）T/2 来确定电容容量选择。其中T表示电网周期。
课题：单相桥式全波整流电路知识目标： 识记V L 、V 2 、I V 、I L 的关系 能复述桥式全波整流电路的工作原理 掌握桥式整流电路的连接方法并会进行电路故障分析 能力目标： 体验科学探究过程 提高知识迁移能力 能应用桥式全波整流电路解决简单问题 情感目标： 通过引导学生设计新的整流电路，让学生体验学习过程的快乐，保持学习电子线路课程的热情 重点：发展科学探究能力，桥式全波整流电路的组成及工作原理的理解 难点：桥式全波整流电路的原理的理解和故障分析 教学方法：讲授法启发法质疑法 教学用具：计算机投影仪 教学课时： 1课时 教学过程： 一、复习回顾 通过大屏幕显示单相半波整流电路，提问：单相半波整流电路有何优、缺点？（让学生通过观测电路图及波形来回答） 1.单相半波整流电路 (大屏幕显示) （优点：电路简单，变压器无抽头。缺点：电源利用率低，输出电压脉动大。）二、引入新课： 前面我们学习了单相半波整流电路，它们各自有其优缺点，在实际应用中比较少用，那么我们能否把二者结合起来设计一种新型的电路，既可以实现全波整流有可以降低二极
管所能承受的反向电压同时还可以将电路结构简单化充分体现二者的优点呢？这就是我们本节课要学习的另一种整流电路——桥式单相全波整流电路 三、讲授新课 １．分析其电路组成： （大屏幕显示桥式单相全波整流电路。） ２．工作原理分析： ①屏幕显示以下幻灯片，结合二极管的特性分析在V L 的正半周和负半周时流过负载R L 的电流方向。 桥式整流电路工作原理 正半周：电流通过V1.V3；V2.V4截止。 电流从右向左通过负载。 （老师分析正半周，然后让学生自己分 析负半周，从而锻炼学生分析问题的 能力） 负半周：电流通过V2.V4；V1.V3截止。 电流从右向左通过负载。 结论：通过负载R L 的电流I L 是全波脉动直流，R L 两端电压是全波脉动直流电压V L ②屏幕显示以下幻灯片，用动画将分析过的桥式整流电路（前面为了便于学生观察，没有画成书上常见的图形），成为标准全波整流电路图。要求学生画标准全波整流电路图。 3.波形分析 V 1 V 3 V 4 V 2 v V L I I I V V V V v V I I V I V 单相桥式整流电路原理图
单相全波整流电路中，若要求输出直流电压为18v，则整流电压器二次侧的输出电压时多少 1》要求整流输出直流电压为18v而没有电容器滤波时，变压器二次侧的输出电压：U交＝U直/0.9＝18/0.9＝20(V) 2》整流输出直流设置了电容器滤波后电压为18v时，变压器二次侧的输出电压：U交＝U直/0.9/1.41＝18/0.9/1.41≈14(V)
在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：晶闸管KP1和KP4接a相，晶闸管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。 晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。 为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的 变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析α=0的情况，也就 是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。 为了分析方便起见，把一个周期等分6段（见图2）。 在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被 触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。 这时电流由a相经KP1流向负载，再经KP6流入b相。变压器a、b 两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。 加在负载上的整流电压为 ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管KPl继续导通，但是c相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2，电流即从b相换到c相，KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为 ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管KP3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为 ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出： 1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。 2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。 3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。 4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流，由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1→2→3→4→5→6→1，依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。 5.由于电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。为了达到这个目的，可以采取两种办法；一种是使每个脉冲的宽度大于60°（必须小于120°），一般取80°～100°，称为宽脉冲触发。另一种是在触发某一号晶闸管时，同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲，相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。这种方法称双脉冲触发。 6.整流输出的电压，也就是负载上的电压。整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形，实际上都属于线电压，波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb均为线电压的一部分，是上述线电压的包络线。相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上，故线电压的交点同样是自然换相点，同时亦可看出，三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次，脉动频率为6 × 50=300赫，比三相半波时大一倍。 7．晶闸管所承受的电压。三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通，其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。例如在第(1)段时期，KP1和KP6导通，此时KP3和KP4,承受反向线电压uba=ub-ua。KP2承受反向线电压