题目：单相可控整流电路设计
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：信息科学与工程学院教研室：电气042
学号040303061 学生姓名秦丽娜专业班级电气042
课程设计
单相可控整流电路设计
（论文）
题目
课程设计（论文）任务
将单相220V交流电转换为连续可调的直流电，为1台直流电动机供电。
设计的主要任务包括：
1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、确定变压器变比及容量。
5、确定平波电抗器。
6、设计合适的触发电路。
指
导
教
师
评
语
及
成
绩
成绩：指导教师签字：
年月日
目录
第1章课程设计目的与要求 (1)
1.1 课程设计目的 (1)
1.2 课程设计的预备知识 (1)
1.3 课程设计要求 (1)
第2章课程设计内容 (2)
第3章课程设计的考核 (10)
3.1 课程设计的考核要求 (10)
3.2 课程性质与学分 (10)
参考文献 (10)
第1章课程设计目的与要求
1.1 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，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够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。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2课程设计的预备知识
熟悉电力电子技术课程、电机学课程的相关知识。
1.3 课程设计要求
按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容：
1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、确定变压器变比及容量。
5、确定平波电抗器。
7、触发电路设计或选择。
8、课程设计总结。
9、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。
设计技术参数工作量工作计划
1、单相交流 220V电源。
2、整流输出电压U d在0～110V 连续可调。
3、整流输出电流最大值100A。
4、反电势负载，Em=100V。
5、要求工作电流连续。1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体
型号。
4、确定变压器变比及容量。
5、确定平波电抗器
6、触发电路设计或选择。
7、绘制电路图。
第一周：
周一：收集资料。
周二：方案论证
周三：主电路设计。
周四：理论计算。
周五：选择器件的具体型号。
第二周：
周一：确定变压器变比及容量
周二：触发电路设计
周三：确定平波电抗器。
周四～五：总结并撰写说明书。
第2章课程设计内容
2.1 方案经济论证
把交流电转换成单一方向、大小可调的直流电的过程，称为可控整流。可控整流技术
是电力电子技术的基础，在生产、生活中应用极广。
用晶闸管组成的可控整流电路，在不影响工程计算精度的情况下，可将晶闸管、二极管看作理想元件，即导通时正向压降与关断时漏电流以及管子的通断时间忽略不计。单相可控整流电路的形式主要有单相半波、单相全波(又叫双半波)、单相桥式(又分单相全控桥和单相半控桥两种形式)。这里主要用单相桥式半控整流电路。
在单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压只有半个周期被利用，电能利用率不高。并且输出电压波形中谐波分量比较多，仅适用于对整流指标要求不高、容量较小的整流装置。
单相桥式可控整流电路用四只晶闸管分别接在四个桥臂上。电路图（a）所示电路为单相半控桥式整流电路，其中晶闸管V3 、V4的阴极连在一起，为共阴极接法，二极管V1、V2阳极连在一起，为共阳极接法。
2.2 单相可控整流电路的设计
单相桥式可控整流电路
1．电阻性负载
整流电路如图所示。桥式电路中晶闸管VT1、VT2阴极为共阴极接法，VT3、VT4阳极为共阳极接法。共阴极接法的两只晶闸管即使同时触发，也只有阳极电位高的管子导通，另一只管子则承受反向电压。同理，共阳极接法的两只晶闸管即使同时触发，也只有阴极电位低的管子导通，另一只管子则承受反向电压。
在电源电压 u
2
的正半周中，晶闸管VT2、VT4因承受反向电压而关断，VT1、VT3承受
正向电压，当ωt ＝α时，给其控制极加上触发脉冲，VT1、VT3便导通，负载R
L
上得到一
个上正下负的电压，电流流通路径为u
2 (+)→VT1→R
L
→VT3→u
2
(-) 。在电源电压u
2
的
负半周中（下+上－），VT2、VT4被触发导通，负载R
L
也得到一个上正下负的电压，电流
流通路径为u
2 (+)→ VT2→R
L
→VT4→u
2
(-)。负载两端电压的波形如图中所示，u
d
是一个
不完整的全波整流电压（阴影部分）。变压器二次侧电流i
2
为正负缺角正弦波，平均电流
为零，没有直流分量。对晶闸管VT1而言，VT1、VT3导通时，u
T1
＝0；VT2、VT4导通时，
u T1承受全部反向电源 电压，即u T1＝- u 2。
各电量的 计算公式：
同单相半 波可控整流电路一样，只要改变控制角α的大小，便可调节输出直流电压u d 的大小。显然 ，与单相半波可控整流电路比较，它的输出电压的平均值可大一倍，即
2cos 19.02
α+=U U d
电压的可控 范围为（0～0.9U 2）。
输出电流的 平均值为 2
cos 19.02?
+==
d d d d R U R U I
单相桥式电阻性负载整流电路
t ω
2
2U -
22U
α θ d
u
g u
t ω
t ω
d i
0 π
t ω
1
T u
α
1t ω
t ω
2u
d i
d u
2
i
TR
u 1
2
i 2d
u VT1
VT2
VT3
VT4u R L
(a)电路图 (b) 波形图
负 载电流有效值I 与交流输入电流I 2相同为：
π
α
παπωωπ
π
-+==
=?2sin 21)()sin 2(
1
2
20
22d
d R U
t d R t U I I
晶闸 管承受的最大正、反向电压，均等于电源电压u 2的最大值（22U ），即22U U TM =
流过 每个晶闸管和二极管的电流的平均值等于负载电流的一半，即
d
dt I I 21
= 有效 值为
I
I I T 21212=
=
电路功 率因数为：
当α＝0°1cos =?，变压器二次测电流i 2波形没有畸变，为完整的正弦交流波形。 2 ．电感性负载
单相桥式整流电路电感性负载电路如图所示。
TR
u 1
2
i 2
d
u VT1
VT2
VT3
VT4
u d
L d
i R L
(a) (b) 单相桥式可控整流电路电感性负载
(a) 电路图 (b) 波形图
在整流电路输出端串联一个电感量
L
足够大的平波电抗器，负载对外呈现感性，使
得负 载电流I d 波形基本是水平直线，这时负载称为大电感负载。由于电感L d 的作用，当电源电压u 2正半周过零开始变负时，L 上感应电动势上（－）下（+），阻碍电流下降，只
要e L > u 2 (电源负电压)，已经导通的晶闸管继续导通，负载两端出现负电压。直到触发VT2、VT4导通，VT1、VT3承受反电压而关断。每只晶闸管导通角为180°，晶闸管电流i T 为底宽180。高度I d 的矩形波，变压器二次侧电流2i 为正负对称的矩形波无直流分量。输出电压u d 连续且有负值出现。
各电量计算公式如下：
输出电压平均值为
?+==
α
πα
α
ωωπ
cos 9.0)(sin 21
22U t td U U d 输出电压u d 的移相范围为（0～90°）。当α＝90°时，u d 波形的正负面积相等，输出电压平均值为零。
负载电流平均值为 αcos 9.02L
L d d R U
R U I ==
式中，电阻R L 为负载等效电阻。
负载电流有效值I 与负载电流平均值I d 及变压器二次侧电流有效值I 2相同，即
a d
d R U I I I =
==2
晶闸管电流平均值为
d
dT I I 21=
晶闸管电流有效值为
d
T I I 21=
晶闸管承受的最大正反向电压 22U U TM =
大电感负载时i d ＝I d ＝I ，电流无交流分量所以谐波功率为零，大电感负载的有功功率等于直流功率。
α
cos 9.02I U I U P P d d d ===
视在功率为 22I U S =
功率因数 αα?cos 9.0cos 9.0cos 2
22===
I U I U S P
3. 带反电动势负载时的单相桥式可控整流电路
(1) 工作原理
当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。如图(a)所示，下面着重分析反电动势一电阻负载时的情况。
当忽略主电路各部分的电感时，只有在u2瞬时值的绝对值大于反电动势即|u2|>E时，才
有晶闸管承受正电压，有导通的可能。晶闸管导通之后，u d = u2， ,直至| u2|=E， i d即降至0使得晶闸管关断，此后u d = E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，ud和id的波形如图3 b)所示，δ称为停止导电角。
在α角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。
如图 (b) 所示i d波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续。与此对应，若i d波形不出现为0的情况，称为电流连续。当α＜δ时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当ωt=δ时刻晶闸管开始承受正电压时，触发
脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为δ，
即α=δ。
负载为直流电动机时，如果出现电流
断续则电动机的机械特性将很软。从图( b)可看
出，导通角θ越小，则电流波形的底部就越窄。电流平均值是与电流波形的面积成比例的，因而为了增大电流平均值，必须增大电流峰值，这要求较多地降低反电动势。因此，当电流继续时，随着I d的增大，转速n（与反电动势成比例）降落较大，机械特性较软，相当于整流电源的内阻增大。较大的电流峰值在电动机换向时容易产生火花。同时，对于相等的电流平均值，若电流波形底部越窄，则其有效值越大，要求电源的容量也大。
为了克服以上缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。有了电感，当u2小于 E 时甚至u2值变负时，晶闸管仍可导通。只要电感量足够大就能使电流连续，晶闸管每次导通180o，这时整流电
压u d 的波形和负载电流i d 的波形与电感负载电流连续时的波形相同，u d的计算公式亦一样。针对电动机在低速轻载运行时电流连续的临界情况，给出u d和i d波形如图4所示。为保证电流连续所需的电感量L 可由下式求出：
式中，u2单位为V；I dmin单位为A；ω是工频角速度；L为主电路总电感量，其单位为H。
2.3 主电路中串入电抗器的电感量计算
使电动机在轻载下仍能维持电流连续的电感叫临界电感L1(mH)，计算式为
（1）
式中，V2为晶闸管整流电路交流侧相电压的有效值(V)；ILmin为使电流维持连续的最小负载电流平均值(A)；K1为和整流电路形式有关的系数，a为触发延迟角(又叫移相角)。
使电动机能够得到比较恒定的电压和电流的电感叫平波电感LP(mH)，计算式为
（2）
式中，VLm为输出电压VL中交变基波分量幅值
对于不同形式的整流电路， fL为整流电路输出电压脉动频率，IL为输出电流平均值(A)；Si为电流脉动系数，通常在三相整流电路中Si<5％～10％，单相整流电路Si<20 ％。
根据式1和式2计算出的电感量都是指整流回路中应有的总电感量，其中包括了电动机的电感量LM和变压器折合到二次侧的每相漏电感量LB，为了准确地设计电抗器，应从L1和Lp中减去(LM+LB)，因此得到
式中电动机的电感LM(mH)按下式计算：
式中，VM为直流电动机的额定电压(V)；IM为直流电动机的额定电流(A)；P为磁极对数；n 为直流电动机的额定转速(r／min)；KM为计算系数，无补偿电动机的KM=8～12；快速无补偿电动机的KM=6～8；有补偿电动机的KM=5～6。变压器折合到二次侧的每相漏电感LB(mH)按下式计算：
式中，KB为与整流电路形式有关的系数，VK％为变压器短路电压百分数，100kVA以下取VK％=O.05，100～1000kVA取VK％=0.05～0.08，容量越大，VK％越大，最大为0.12。
在具体计算Lla和Lpa时应注意：在不可逆整流电路中或无环流可逆系统中，可以只用一只电抗器，使它在额定负载电流时，电感量不小于Lpa；而在最小负载电流时，电感量不小于Lla，一般总是Lla>Lpao这样一来，电抗器的电感量要随负载电流的减小而增大，通过调节电抗器的空气隙，可同时满足两种情况。气隙增大，大电流时电抗器也不饱和。对限制电流脉动有利；气隙减小，小电流时电抗器的电抗值增大，对维持电流连续有利。如果计算结果Lpa、Lla相近，则电抗器的电感量不随负载电流变化，此时的电抗器统称为平波电抗器。电抗器的电感量的选取主要考虑满足最小电流时电流连续的需要。
2.4 触发电路的选择与设计
对于晶闸管来说，其触发脉冲主要作用是决定晶闸管的导通时刻，同时还应提供相应的门极触发电压和门极触发电流。所以向晶闸管控制极提供触发信号的电路.对触发电路的基本要求:
1.触发脉冲应有足够的电压和功率，触发电压或电流应大于晶闸管参数中的规定值。
2.触发信号的波形应有一定宽度、前沿要陡，能准确地控制晶闸管的导通，使整流输
出电压波形均匀。
3.触发电路与主电路同步，有移相范围。触发电路都能在每个周期相同的控制角α提供触发脉冲，并能触发相应晶闸管导通。对不同的整流电路类型和不同性质的负载，触发脉冲都能在规定的范围内移相，可以方便地调整输出电压的波形和大小。
4.防止干扰与误触发
5.在触发脉冲发送之前,触发电路的输出电压应小于0.15--0.2V.
6. 触发脉冲要有足够的宽度
在小功率的晶闸管可控整流电路中，常采用单结晶体管触发电路，如图所示。在可控整流电路中，要求触发电路加到晶闸管上的触发脉冲必须与交流电源同步，即交流电压每次过零后，送到晶闸管控制极的第一个触发脉冲的时刻应该相同。
单结晶闸管的结构
单结晶体管称基极二极管（简称UJT ），它是一种只有一个PN 结和两个电阻接触电极的半导体器件，在高阻N 型硅片的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 。单结晶体管的发射极与任一基极之间都存在着单向导电性，其结构、符号和等效电路如图7.9所示。其中R b1和R b2分别为两个基极至PN 结之间的电阻。两基极之间的电阻R bb = R b1＋R b2，一般约有 2～15 k Ω。
u d
TS
1
R VT1VT2
VD2
VD1
U R 1
e
d
R R R 3
C
2
bb
TR
2
i 2
u u g
V
u α
结晶体管触发电路及波形
（a ）电路图 （b ）波形图
图中，同 步变压器TS 、整流桥、电阻R 3、稳压管V 构成梯形波同步电压形成环节。
R
L
同步变压器TS 把主电路电压降低后经过整流桥得到全波电压，再经过由V 与R 3组成的削波电路转换为梯 形波U bb 作为触发电路的同步电源。(b)图中，当电源电压u 1过零时，梯形波U bb 也过零， 单结晶体管的峰点电压Up ≈ηU bb ≈0。即使电容C 上的电压u c 不为零值，就会通过单结晶体管的e 、b1结对R 1放电，使迅速u c 下降至零，使电容C 在电源每次过零后都从零开始重 新充电，只要R 与C 的数值不变，则每半周由过零点到产生第一个脉冲的时间间隔是固 定的。虽然在每个半周期内回产生多个脉冲，但只有第一个脉冲起到触发晶闸管的作用， 一旦晶闸管被触发导通，后面的脉冲不再起作用。 2.5参数的计算和器 件的选择
单相桥式可控整 流电路，电阻负载，直接接到单相交流220V 电上，要求整流输出电压U d 在0～110V 连续 可调。整流输出电流最大值100A 。反电势负载，Em=100V 。
由公式计算
选择晶闸管 应以电压、电流最大值考虑。控制角α＝0°时电压、电流最大。
α＝ 0°时，
V U U d 19812209.02cos 19.02
'
=??=+=α
V
E U U M d d 98=-=
当电阻为1.5 Ω 时 A R U R U I d d d d 642
cos 19.02=?+==
波形系数
电路中最 大电流有效值 A
I I dM M 1006457.157.1=?=?=
已知 晶闸管的额定电流
M
AV T Tn I I I 257.1)(≥=
所以
A I I M AV T 3.12757.1100
257.12)(=?=≥
选定额定电流为130A 晶闸管
晶闸管两端电压波形可见，元件承受的最大正反向电压 V U U TM 311220222=?== 晶闸管额定电压 V
U U TM Tn 62231122=?=≥
选择额定电压为700V 晶闸管。
2.6设计总结
在本次课程设计中，使我对电力电子技术这门课程有了更进一步的认识，同时也对课堂上所学到的知识更进一步的加深巩固，也开阔了自己的视野。在课设过程中，把电机学
和电力电子技术有机的结合起来，更加进一步的了解到这两门课程的重要性，这次课设让我学到了许多课堂上没有学到的东西，让我的知识面大大的扩展，同时也给我以后的就业打下了良好的基础。
在这次课设过程中，遇到了许多问题，但是这些问题都在老师和同学们的帮助下得到了解决，让自己的知识更加丰富，更加充实了自己。
第3章课程设计的考核
3.1 课程设计的考核要求
课程设计采用五级(优、良、中、及格、不及格)评分制。
最后成绩依据课程设计论文及平时成绩决定，其中平时考核成绩占20%。
3.2 课程性质与学分
电力电子技术课程设计的课程性质：考查
学分：2
参考文献
[1] 王兆安.电力电子技术.第四版.北京：机械工业出版社,2003
[2] 石玉.电力电子技术题例与电路设计指导北京：机械工业出版社,1999
[3] 苏玉刚.电力电子技术重庆大学出版社 2004.3
电力电子课程设计报告
目录 一、设计任务说明 (3) 二、设计方案的比较 (4) 三、单元电路的设计和主要元器件说明 (6) 四、主电路的原理分析 (9) 五、各主要元器件的选择： (12) 六、驱动电路设计 (14) 七、保护电路 (16) 八、元器件清单 (21) 九、设计总结 (22) 十、参考文献 (23)
一、设计任务说明 1.设计任务： 1)进行设计方案的比较，并选定设计方案； 2)完成单元电路的设计和主要元器件说明； 3)完成主电路的原理分析，各主要元件的选择； 4)驱动电路的设计，保护电路的设计； 5)利用仿真软件分析电路的工作过程； 2.设计要求： 1)单相桥式相控整流的设计要求为： 负载为感性负载，L=700mH，R=500Ω 2)技术要求： A.电网供电电压为单相220V； B.电网电压波动为5%——10%； C.输出电压为0——100V;
二、设计方案的比较 单相桥式整流电路有两种方式，一种是单相桥式全控整流电路，一种是单相桥式半控整流电路。主要方案有三种： 方案一： 采用单相桥式全控整流电路，电路图如下： 对于这个电路，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路，不需要续流二极管，不会出现失控现象，整流效果好，波形稳定。变压器二次绕组不含直流分量，不会出现变压器直流磁化的问题，变压器利用率高。 方案二： 采用单相桥式半控整流电路，电路图如下： 相较于单相桥式全控整流电路，对每个导电回路进行控制，只需一个晶闸管，而另一个用二极管代替，这样使电路连接简便，且
降低了成本，降低了损耗。但是若无续流二极管，当α突然增大到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d U成为正弦半波，级半周期d U为正弦波，另外半周期d U为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即失控现象。因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。 综上所述：单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。但输出电压脉动冲大，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。而单相桥式全控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。因此选择方案一的单相桥式全控整流电路。
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
单相桥式全控整流电路的设计一、 1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图 触发电路 驱动电路 整流主电路 负载 1.2 主电路的设计 电阻负载主电路主电路原理图如下： 1.3主电路原理说明 1.3.1电阻负载主电路原理 （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Ut1.4= Ut2.3=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（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
1.4整流电路参数的计算 电阻负载的参数计算如下： （1） 整流输出电压的平均值可按下式计算 U d=0.45U2（1+cos ） （1-1） 当α=0时，取得最大值，即= 0.9 ，取=100V则U d =90V，α=180o 时，=0。α角的移相范围为180o。 （2） 负载电流平均值为 I d=U d/R=0.45U2（1+cos ）/R (1-2) (3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/ （1-4） 二、元器件的选择 晶闸管的选取 晶闸管的主要参数如下： ①额定电压U TN 通常取和中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍， 以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 U TN=（2～3）U TM（2-1） U TM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
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。
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°
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?
1 引言 电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。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。 要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。单相可控整流电路的交流侧接单相电源。 这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。 2 单相桥式全控整流电路 2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析 单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1： 图2.1 单相桥式全控整流电路原理图
在单相桥式全控整流电路，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在u2负半周，仍在触发角a 处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。 在u2负半周，仍在触发延迟角a 处触发VT2和VT3（VT2和VT3的a=0处为ωt=Π），VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3,R,VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。 整流电压平均值为： ?+=+==παααπωωπ2 cos 19.02cos 122)(d sin 21 222U U t t U U d 向负载输出的直流平均电流为： 2 cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 晶闸管VT 1、VT 4 和 VT 2、VT 3 轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即 2 cos 145.0212α+==R U I I d dT b c) d u V 图2.2单相桥式全控整流电路波形
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)
工业应用技术学院 课程设计任务书 题目单相半控桥式晶闸管整流电路的设计 专业、班级学号 主要容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要容 （1）电源电压：交流220V/50Hz （2）输出电压围：20V-50V （3）最大输出电流：10A （4）电源效率不低于70% 二、基本要求 1、主要技术指标 （1）具有过流保护功能，动作电流为12A； （2）具有稳压功能。 2、设计要求 （1）合理选择晶闸管型号； （2）完成电路理论设计、绘制电路图、电路图典型波形并进行模拟仿真。 二、主要参考资料 [1] 王兆安，黄俊，电力电子技术（第4版）[M]，北京：机械工业，2000. [2] 王兆安，明勋，电力电子设备设计和应用手册（第2版）[M]，北京：机械工业，2005. [4] 康华光，大钦，电子技术基础-模拟部分（第5版）[M]，北京：高等教育，2005. [4] 治明，电力电子器件基础[M]，北京：机械工业，2005. [5] 吴丙申，模拟电路基础[M]，北京：北京理工大学，2007.
[6] 马建国，孟宪元，电力设计自动化技术基础[M]，北京：清华大学，2004. 完成期限： 指导教师签名： 课程负责人签名： 年月日
1.设计的基本要求 1.1 设计的主要参数及要求： 设计要求：1、电源电压：交流220V/50Hz 2、输出电压围：20V-50V 3、最大输出电流：10A 4、具有过流保护功能，动作电流：12A 5、具有稳压功能 6、电源效率不低于70% 1.2 设计的主要功能 单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。单相桥式整流电路在感性负载电流连续时，当相控角α<90°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流；在α>90°时，可实现将直流电返送至交流电网的有源逆变。在有源逆变状态工作时，相控角不应过大，以确保不发生换相（换流）失败事故。 2.总体系统的设计 2.1 主电路方案论证 方案1：单相半控桥式整流电路（含续流二极管） 单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，而且不会导致失控显现，续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。 方案2：单相半控桥式整流二极管（不含续流二极管） 不含续流二极管的电路具有自续流能力，但一旦出现异常，会导致：一只晶闸管与两只二极管之间轮流导电，其输出电压失去控制，这种情况称之为“失控”。失控时的的输出电压相当于单相半波不可控整流时的电压波形。在失控情况下工作的晶闸管由于连续导通很容易因过载而损坏。因为半导体本身具有续流作用，半控电路只能将交流电能转变为直流电能，而直流电能不能返回到交流电能中去，即能量只能单方向传递。 经过比较本设计选择方案一含续流二极管的单相半控桥式整流电路能更好的达到设计要求。 2.2 主电路结构及其工作原理
第二章 单相可控整流电路 习题与思考题解 2-1．什么是整流？它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的？ 解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。 2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。 解：(1)整流输出平均电压 Ｕd = ?π α ωωπ 22).(.sin 221 t td U = ?π α ωωπ ).(.sin 221 2t td U = 2cos 145.02cos 12 2 2ααπ+≈??? ??+U U cos α= 5152.01220 45.075 2145.022=-??=-U U d 则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值 I d = R U d =20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=3.75Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以 I =I V1=()???? ? ??παωωπt d t R U 2 2sin 221=π α παπ22sin 412-+ R U ＝37.6(A) (3).当不考虑安全裕量时 I V1=k fe I VEAR =1.57I VEAR 则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /1.57=37.4 /1.57=23.9(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈?= U (V) 所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。 按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。
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
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)
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
信息科学与技术学院实验报告 课程名称： 电力电子应用技术 实验项目： 单相桥式可控整流电路 实验地点： 指导老师： 实验日期： 2014.12.11 实验类型： 专业： 电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 一、实验目的及要求 1.掌握锯齿波同步移相触发电路的调试步骤和方法。 2.掌握单相桥式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、实验仪器、设备或软件 1. 电源控制屏 2. 晶闸管触发电路(含锯齿波同步触发电路模块) 3. 双踪示波器 4. 晶闸管主电路 5. 可调电阻，电感等 三、实验内容 1、电阻性负载 闸管VT1和VT4组成一对桥 臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u 2正半周，VT1和VT4串联承受正压，若未加触发脉冲，若4个晶闸管均不导通，i d =0,u d =0。在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。当u 2变负时，VT1和VT4串联承受反压而关断。在u 2负半周，仍在触发角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。到 u 2过零变正时，VT2和VT3串联承受反压而关断。
直流输出电压平均值为 2. 电感性负载(无续流二极管) 电感性负载的特点是感生电 动势总是阻碍电感中流过的电流使得流过电感的电流不发生突变。 在u 2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 =u 2。负载电感很大，i d 不能突变且波形近似为一条水平线。u 2过零变负时，由于电感产生感生电动势的作用,晶闸管VT1和VT4继续承受正压而导通。πα+=wt 时刻， 触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，u 2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断。u 2过零变正时，由于电感产生感生电动势的作用,晶闸管VT2和VT3继续承受正压而导通。α=wt 时刻，触发VT1和VT4，VT1和VT4导通，u 2通过 VT1和VT4分别向VT2和VT3施加反压使VT2和VT3关断。 3.反电动势负载 当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时，负载可看 成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。 ()2 cos 19.02cos 1π22d sin 2π1222d α αωωπα+=+==?U U t t U U ?+== = α πα α απ ωωπcos 9.0cos 2 2)(d sin 21 222d U U t t U U
第二章 单相可控整流电路 一、单项选择题： 1.单相桥式全控整流纯电阻负载电路,触发角 >0,则输出电压的脉动频率与输入交流电压频率之比为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 2..单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( ) A.90° B.120° C.150° D.180° 3.单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( ) A. 2 2 U 2 B. 2U 2 C.22 U 2 D. 6U 2 4..单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( ) A. 2U 2 B.22U 2 C. 1 22U 2 D. 6U 2 5.单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是( ) A.0°～90° B.0°～180° C.90°～180° D.180°～360° 6.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ=( ) A.π-α B.π+α C.π-δ-α D.π+δ-α 7.单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时，晶闸管承受正向电压的最大值为( ) A.2U 221 B.2U 2 C.2U 22 D.2U 6 8.单相半控桥式整流大电感负载电路中，为了避免出现一个晶闸管一直导通，另两个整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（ ） A.电容 B.电感 C.电阻 D.二极管 9.带电感性负载的单相半控桥式整流电路，晶闸管α的移相范围为( )。 A.0°～90° B.0°～180° C.0°～120° D.0°～150° 10.单相全控桥，带大电感负载，晶闸管所承受的最大反向电压为( )。 A. 2 2U 2 B.22U 2 C.2U 2 D.2U 2 11..串联平波电抗器的反电动势负载的单相全控桥，负载电流连续时，晶闸管导通角