乏+{，、j}支，二风
品I¨管整流电路仿真实验
李艳
(吉林市化工学院，吉林吉林132022)
[摘要]本实验针对单相和三相晶闸管全控桥式整流电路。在MATLAB下建立电路仿真模型，设置参数，最终得到相应输出波形。p；镪司】晶闸管；整流电路；相位控制
整流电路是电力电子技术中应该最为广泛的一种电路，它将交流
电变为可调的直流电。整流电路在不同负载下的输出电压、电流波形是分析电路性能和参数的核心，本仿真实验首先在仿真实验系统中对具体
的实验电路进行设计，并对电路中的各种参数进行设置，得出不同的仿
真波形：其次通过对测得的实验波形进行分析得出整流电路的特性。实
验利用MATLAB中的SIMULINK模块库建立仿真模型，利用仿真模
型进行仿真，包括单相桥式全控整流电路在电阻性负载及阻感性负载情
况下的波形输出、三相桥式全控整流电路在阻感性负载下的波形输出。
1晶闸管整流电路设计
电力网供给用户的是交流电，而很多装置需要用直流电。整流，
就是把交流电变为直流电的过程。利用具有可控单向导电特性的晶闸管
元件，可以把方向和大小交变的电流变换为可调的直流电流。在实际应
用中，整流电路有电阻、电感等不同性质负载。不同性质的负载对整流
电源的要求和影响也不同。本实验只研究控制角为a=30时的输出波
形，相应的改变控制角亦可得到不同的输出波形。1．1单相桥式整流电路
单相桥式整流电路按电路的接线型式可分为单相半波、单相全波
二种。不同的电路具有不同的整流特性和不同的应用范围。在实际应用
中，整流电路有电阻、电感等不同性质负载。不同性质的负载对整流电
源的要求和影响也不同。单相半波可控整流电路因性能较差，在实际中
应用较少。在中小功率场合应用较多的是单相桥式全控整流电路如图1所示，阻感性负载下单相桥式全控整流电路共用了四个晶闸管，两个晶
闸管接成共阴极，两个晶闸管接成共阳极，每一个晶闸管是一个桥臂：
电路的工作特点是整流元件成对导通以构成回路。T1和T4组成一对桥
实验二十 晶闸管可控整流电路
一、实验目的
1、学习单结晶体管和晶闸管的简易测试方法。
2、熟悉单结晶体管触发电路（阻容移相桥触发电路）的工作原理及调试方法。
3、熟悉用单结晶体管触发电路控制晶闸管调压电路的方法。
二、实验原理
可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。图20－1所示为单相半控桥式整流实验电路。主电路由负载RL和晶闸管T1组成，触发电路为单结晶体管T2及一些阻容元件构成的阻容移相桥触发电路。改变晶闸管T1的导通角，便可调节主电路的可控输出整流电压（或电流）的数值，这点可由灯泡负载的亮度变化看出。晶闸管导通角的大小决定于触发脉冲的频率f，由公式)11ln(/1RCf可知，当单结晶体管的分压比及电容C值固定时，则频率f大小由R决定。因此，通过调节电位器RP，使可以改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。
用万用表的电阻档可以对单结晶体管和晶闸管进行简易测试。
图20－2为单结晶体管BT33管脚排列、结构图及电路符号。好的单结晶体管PN结正向电阻RBE1、RBE2均较小，且RBE1稍大于RBE2，PN结的反向电阻RB1E、R1
1kΩ R3
240Ω
R4
51Ω 2kΩ RP
100kΩ
C
0.2uF Dw
2CW54 T1 IN4007×4
B2
B1 E RL
R
~18V I W
0
图20－1 单相半控桥式整流实验电路
T2 -- １ RB2E均应很大，根据所测阻值，即可判断出各管脚及管子的质量优劣。
图20－3为晶闸管3CT3A管脚排列、结构图及电路符号。晶闸管阳极（A）—阴极（K）及阳极（A）—门极（G）之间的正、反向电阻RAK、RKA、RAC、RGA均应很大，而G —K之间为一个PN结，PN结正向电阻应较小，反向电阻应很大。
图20－2 单结晶体管BT33管脚排列、结构图及电路符号
图20－3 晶闸管3CT3A管脚排列、结构图及电路符号
晶闸管三相可控整流电路
教师： 课型： 课时： 授课班级 ： 授课时间：
教学重点：1、电阻性负载三相半波可控整流电路的工作原理。
2、电阻性负载三相半控桥式整流电路的工作原理。
教学难点：1、电阻性负载三相半波可控整流电路的工作原理。
2、电阻性负载三相半控桥式整流电路的工作原理。
教学内容：
1、电阻性负载三相半波可控整流电路
（1）电路组成
图4-6(a)所示为三相半波可控整流电路，三相整流变压器采用△/Y连接，初级接成三角形是为了使三次谐波通过，减少高次谐波的影响，次级接成星型是为了得到零线。
三只晶闸管有两种接法：一种是三只晶闸管V1,V2,V3的阴极连接在一起，把三个阳极分别接到三相变压器二次侧的U,V,W三相上，这种接法叫做共阴极接法；另外一种接法是将三只晶闸管的阳极连接在一起，三个阴极分别接到三相变压器二次侧的U,V,W三相上，这种接法叫共阳极接法。共阳极接法因螺旋式晶闸管的阳极接散热器，可以将散热器连成一体，使装置结构简化，但触发器的输出必须彼此绝缘。在此我们采用共阴极接法。在共阴极接法中，因每个晶闸管的阴极电位相同，所以只有阳极电位最高且门极加触发脉冲的晶闸管才能被触发导通。
（ 2）工作原理
由图4-6(b）所示的三相电源相电压的波形可以看到，1、2,3是三相相电压波形的交点，每到这些交点，就由一相相电压最高转为另一相相电压最高，因此1、2,3点被称为三相半波整流器的自然换相点。自然换相点是晶闸管能触发导通的最早时刻，控制角α的起点就是从自然换相点开始算起的，即α=00时触发脉冲出现在自然
换相点。
(1) α=00时触发脉冲在自然换相点加人，t1~t2期间，U相相电压最高，与U相对应的晶闸管V1阳极电位最高，在t1时刻触发晶闸管V1导通，V1导通后（忽略管压降），V2, V3因分别承受反偏线电压uUV和uVW而截止，此时，输出电压为U相相电压，即uL=u2U
课程指导方案（首页）
学期
课次 课
时 班级 2013机电3+2
周次 日期
上课
地点 教学
实施 资讯
示范 小组
讨论 计划或
项目实施 实验 实习 实训
√
学习情境名称 晶闸管单相可控整流电路
能力
目标 能够自行分析单相半波可控整流电路和单相半控桥式整流电路。
知识
目标 1、掌握电阻性负载单相半波可控整流电路工作原理；
2、掌握单相半控桥式整流电路工作原理。
教学
资源 教材、学习资料
教学
方法 讨论法
考核
与
评价 教师评价
作
业 教研室主任意见：
签字：
日期： 课程
学习
指导
意见
教师授课教案 教学过程设计：
1、学习任务：晶闸管单相可控整流电路
2、提出要求：
（1）掌握电阻性负载单相半波可控整流电路工作原理；
（2）掌握单相半控桥式整流电路工作原理。
知识准备：
【新课导入】
在生产实践中，往往需要直流电源的输出电压可调，用晶闸管组成的可控整流电路，能把交流电变换成大小连续可调的直流电。晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变输出电压的大小，即可控整流。可控整流是实现交流道可变直流之间的转换。晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。
【授课内容】
一、单相半波可控整流电路
1.电路组成
2.工作原理
① 当2v为正半周时：晶闸管VT承受正向电压，若此时没有触发电压，则负载Lv=0。
② 当ωt=α时，控制极加有触发电压GV，晶闸管具备导通条件而导通，正向压降很小，2Lvv。
③ 当α ωt 时，晶闸管保持导通，负载电压Lv基本上与次级电压2v保持相等。
教师授课教案
④ 当ωt= 时，2v= 0，晶闸管自行关断。
⑤ 当 ωt 2 时，2v进入负半周后，晶闸管呈反向阻断状态，负载电压Lv=0。
