第3讲 整流(单相半波可控整流电路)

第三节单相半波可控整流电路实训一、实训目的(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性负载及电阻电感性负载时的工作以及其整流输出电压（Ud）波形。

(3) 了解续流二极管的作用。

(4) 熟悉单相半波可控整流电路故障的分析与处理。

将PDC-13挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到PDC-11挂件面板上的正桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，接线如图3-6所示。

图中的R负载用450Ω电阻（将两个900Ω接成并联形式）。

二极管VD1、电感L d在PDC-11面板上，有200mH、700mH两档可供选择，本实验中选用700mH。

直流电压表及直流电流表从PDC-11挂件上得到。

图3-6单相半波可控整流电路接线图四、实训内容(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) 单相半波可控整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。

(4) 单相半波可控整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。

(5) 单相半波可控整流电路排故训练。

五、实训方法(1) 单相半波可控整流电路故障的设置与排除请参照第二章相关内容。

(2) 单结晶体管触发电路的调试用两根导线将PDC01电源控制屏“主电路电源输出”的220V交流线电压接到PDC-13的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开PDC-13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?(3) 单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图3-6电路图接线。

将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管VT两端电压U VT的波形，调节电位器RP1，观察α=30°、60°、90°、120°、150°时U d、U VT的波形，并测量直流输出电压U d和电源电压2U d=0.45U2(1+cosα)/2(4) 单相半波可控整流电路接电阻电感性负载将负载电阻R改成电阻电感性负载（由电阻器与平波电抗器L d串联而成）。

单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。

本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。

一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。

整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。

而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。

1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。

在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。

通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。

1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。

其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。

二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。

其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。

负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。

2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。

变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。

可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。

负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。

2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。

单相半波可控整流电路触发角α：从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲为止的电角度，称为触发角或控制角。

几个定义①“半波”整流：改变触发时刻，d u 和d i 波形随之改变，直流输出电压d u 为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在2u 正半周内出现，因此称“半波”整流。

②单相半波可控整流电路：如上半波整流，同时电路中采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，因此为单相半波可控整流电路。

电力电子电路的基本特点及分析方法（1）电力电子器件为非线性特性，因此电力电子电路是非线性电路。

（2）电力电子器件通常工作于通态或断态状态，当忽略器件的开通过程和关断过程时，可以将器件理想化，看作理想开关，即通态时认为开关闭合，其阻抗为零；断态时认为开关断开，其阻抗为无穷大。

单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况（1）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的原理图①由4个晶闸管（VT 1 ~VT 4）组成单相桥式全控整流电路。

② VT 1和VT 4组成一对桥臂，VT 2和VT 3组成一对桥臂。

（2）单相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形图①α~0：● VT 1 ~VT 4未触发导通，呈现断态，则0d =u 、0d =i 、02=i 。

●2VT VT 41u u u =+，2VT VT 2141u u u ==。

②πα~：● 在α角度时，给VT 1和VT 4加触发脉冲，此时a 点电压高于b 点，VT 1和VT 4承受正向电压，因此可靠导通，041VT VT ==u u 。

● 电流从a 点经VT 1、R 、VT 4流回b 点。

● 2d u u =，d 2i i =，形状与电压相同。

③)(~αππ+：●电源2u 过零点，VT 1和VT 4承受反向电压而关断，2VT VT 2141u u u ==（负半周）。

● 同时，VT 2和VT 3未触发导通，因此0d =u 、0d =i 、02=i 。

④παπ2~)(+：● 在)(απ+角度时，给VT 2和VT 3加触发脉冲，此时b 点电压高于a 点，VT 2和VT 3承受正向电压，因此可靠导通，03VT VT 2==u u 。

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
ωϕarctan =
6、若ϕ为定值，ɑ角大，θ越小。

若ɑ为定值，ϕ越大，θ越大，且平均值d U 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：
2U。

续流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
2
2U，亦为u2 的峰值。

二极管承受的电压为-ud ，其最大反向电压为
2。

单相半波可控整流电路带阻感负载的移相范围聊起单相半波可控整流电路，听起来是不是挺高大上的？别担心，咱们用大白话聊聊这个，保证让你一听就懂。

单相半波可控整流电路，其实就是一种能把交流电转换成直流电的神奇装置。

它就像个智能电工，专门负责把家里那种会“忽大忽小”的交流电，变成稳稳当当的直流电。

这样一来，家里的各种电子设备就能稳稳当当地工作了。

但是，你知道吗？当这个整流电路带上阻感负载时，它就得施展点“移相大法”了。

移相？听起来是不是跟变魔术似的？其实，移相就是调整电流和电压之间的相位差，让整流出来的直流电更稳定、更平滑。

那么，单相半波可控整流电路带阻感负载时，这个移相范围是多少呢？嘿嘿，告诉你，是0到180度！没错，就像咱们平时说的“一百八十度大转弯”，这个整流电路也得来个“大转弯”，才能应对阻感负载带来的挑战。

你可能会问，为啥要带阻感负载呢？这不是自找麻烦嘛！其实，在很多电子设备里，阻感负载是避免不了的。

比如，电动机里就有电感，电阻也是常有的事。

这些阻感负载会让整流电路的输出电压变得不稳定，就像海浪一样忽高忽低。

这时候，单相半波可控整流电路就得施展它的“移相大法”了。

通过调整晶闸管的触发时间，让电流和电压之间的相位差发生变化，从而稳定输出电压。

这就像咱们开车时，遇到坑洼路面就得调整方向盘，让车子稳稳当当地前进。

不过，话说回来，这个移相大法也不是万能的。

有时候，阻感负载太厉害，整流电路还是得靠点“外力”帮忙。

这时候，滤波器就派上用场了。

滤波器就像个“清洁工”，能把交流电的干扰过滤掉，让输出电压变得更平滑、更稳定。

总之，单相半波可控整流电路带阻感负载时，移相范围就是0到180度。

这个整流电路就像个聪明的电工，通过各种手段应对阻感负载带来的挑战，让家里的电子设备都能稳稳当当地工作。

所以，下次当你看到家里的电子设备稳稳地工作时，别忘了感谢这个默默付出的单相半波可控整流电路哦！它就像个无名英雄，一直在背后为我们保驾护航。