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单相桥式全控整流电路电阻性负载

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摘要

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。但是晶闸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。

关键词：单相桥式 全控整流 阻性负载

2 一．电路图设计

1.主电路图及其工作波形

单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形如上图。

工作原理：

单相桥式全控整流电路如图所示。晶闸管V1和V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥臂。当变压器二次电压U2为正半周时（a端为正，b端为负），相当于控制角a的瞬间给V1和V4以触发脉冲，V1和V4即导通，这时电流从先经过VT1

dR VT4流回到电源。这期间VT2和VT3均承受反压而截止。当电源电压过零时，电流也降到零，VT1和VT4即关断。

在电源电压的负半周期，仍在控制角为a处触发晶闸管VT2和VT3，则VT2和VT3导通。电流从电源b端经VT3 dR VT2流回电源a端。到一周期结束时电压过零，电流亦降至零，VT2和VT3关断。在电源电压的负半周期，VT1和VT4均承受

3 反向电压而截止。上述两组触发脉冲在相位上相差180°。以后又是VT1和VT4导通，如此循环工作下去。

2. 单结晶体管自振荡电路分析

利用单结晶体管的负阻特性可构成自激振荡电路，产生控制脉冲，用以触发晶闸管。①电源未接通，uc=0。

②电源接通，C充电，uc升高。

③ 当uC=UP 时，单结管导通，C经e,b1向R1放电，输出一个脉冲电压。

④当uC=UV时,单结管截止，R1上的脉冲电压接束。

⑤C从UV值又开始充电，充电到UP时，又输出一个脉冲电压.

二．数值计算

( 1 ) 输出电压平均值dU和输出电流平均值dI

2cos19.02cos1π22dsin2π1222dUUttUU

RUIdd

（2）晶闸管的移相范围 温度补偿

Re

C

ub1 R1 R2

E uC

ωt uP

uV

ub1 ωt

4 当dU=150V时，不计控制角余量，即按=0º计算

由dU=0.92U得

VUUd67.1669.01509.02 取VU1802 （3）

此时，把（3）式及VUd150代入（1）式可得，852.0cos1，即57.311，然后取321。

又把（3）式及VU1002代入（1）式可得，43.762然后可取762。

所以控制角的移相范围是（76~32）。

（3）输出电流有效值I和变压器二次电流有效值2I

2II

2sin2122RUI

可求得，当32时，2I有最大值，且为AI5.92

（4）晶闸管的电流平均值dTI和有效值TI为：

ARUIdd5.7 AIIddT75.321 AIIT71.6212

晶闸管所承受的最大正向电压222U和最大反向电压为22U ，

故晶闸管的额定电压TU为

VVUUT7601802)3~2(2)3~2(2

又因为要考虑晶闸管的额定电流为:

AIT15)3~2(

由（4）（5）知

晶闸管的额定电压为TU和额定电流TI为：

5 VUT760 AIT15

变压器的参数：

变压器的容量为：VAVAIUS18001018022

变压器的变比为：218038021UUn

变压器的2次侧电压有效值为：VU1802

（5）电路取单结晶体管 BT33F，参数表如下：

分压比η：0.65--0.9，基极间电阻：5--12K，谷点电压：≤3.5V，饱和电压降：≤5V，峰 点电流：≤2mA ，谷点电流：≥1.5mA，耗散功率：400mW。

但是并未给出峰点电压，这也是由于元件参数的离散型导致并不能提供准确的数值，

一般都是用峰点电压Up=η *Ebb+Ud计算得到。

式中 Ebb=20v; Ud为单晶管PN结正向压降（一般取值0.7V） 分压比η取0.7，谷点电压1.5V，峰点电流取0.5mA ，谷点电流取3mA

则可得VUp7.14 ,由公式vepIUERIUEvp得 KRKe114

电路自震荡频率f=50Hz，由公式)11ln(1fCRe

得FCF42

（6）稳压二极管的选择:

根据题意稳压二极管的能达到的稳压应该稍微大于所选单结晶体管的二基极间的电压Ebb。经查询，这里选择型号为MA2220的稳压二极管,所能提供稳压值

6 为22V。

三．主电路、触发电路相结合的完整电路图。

只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极触发电压时晶闸管才能导通，两者不可缺一。振荡的电路的输出作为触发脉冲必须使它与主电路同步，以保证在每个周期内整流电路的控制角相等。晶闸管由第一个触发脉冲触发导通，后面脉冲不起作用。

7 设计总结

通过重温课本，我掌握了有关近现代的电力电子器件的基本原理和功能。

虽然涉及的知识面不是很全面，但还是让我对电力电子的相关知识有了更全面，更深刻的了解和掌握。设计过程中有许多地方都很困难，经过翻书问同学和班长使我增长了知识，开阔了视野，突然觉得自己动手设计是一种很有趣的学习方法。

这次单相全控桥式整流电路的设计使我加深了对整流电路的理解，也对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。整流电路的设计方法多种多样，且根据负载的不同，又可以设计出很多不同的电路。其中单相全控桥式整流电路其负载我们用的多的主要是电阻型、带大电感型，接反电动势型。它们各有自己的优缺点。

由于水平有限，设计过程设计步骤比较简单，希望老师能批评指正，谢谢老师。

8

参考文献

[1]王兆安、黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2008

[2]王维平.现代电力电子技术及应用.南京：东南大学出版社，1999

[3]叶斌.电力电子应用技术及装置.北京：铁道出版社，1999

[4]马建国.孟宪元.电子设计自动化技术基础.清华大学出版社,2004

[5]马建国.电子系统设计.北京：高等教育出版社,2004

[6]王锁萍.电子设计自动化教程.四川：电子科技大学出版社，2002

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单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)解读

单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)解读

1 1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍

1.1 单相桥式全控整流电路设计方案

1.1.1 设计方案

单相电源输出触发电路保护电路整流主电路负载电路图1设计方案

1.1.2 整流电路的设计

主电路原理图及其工作波形

图2 主电路原理图及工作波形

2

主电路原理说明：

（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。

（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。

3 2 触发电路的设计

2.1 晶闸管触发电路

触发电路在变流装置中所起的基本作用是向晶闸管提供门极电压和门极电流，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。

，开始启动A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。

2.1.1 晶闸管触发电路的要求

晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求:

(１)触发信号可为直流、交流或脉冲电压。

单相桥式全控整流电路实验报告

单相桥式全控整流电路实验报告

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单相桥式全控整流电路实验报告

篇一：实验五单相桥式全控整流电路实验

实验五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—电感性负载及反电势负载时的工作。

3．熟悉mcL—05锯齿波触发电路的工作。

二．实验线路及原理

参见图4-7。

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。

3．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。

四．实验设备及仪器

2 11 1．mcL系列教学实验台主控制屏。

2．mcL—18组件（适合mcL—Ⅱ)或mcL—31组件（适合mcL—Ⅲ）。

3．mcL—33组件或mcL—53组件（适合mcL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）

4．mcL—05组件或mcL—05A组件

5．meL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。

6．meL—02三相芯式变压器。

7．双踪示波器

8．万用表

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自mcL-05挂箱，故mcL-33（或mcL-53，以下同）

的内部脉冲需断x1插座相连的扁平带需拆除，以免造成误触发。

2．电阻Rp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．mcL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到mcL-33面

3 11 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。

单相桥式全控整流电路电阻性负载

单相桥式全控整流电路电阻性负载

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摘要

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。但是晶闸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。

关键词：单相桥式 全控整流 阻性负载

2 一．电路图设计

1.主电路图及其工作波形

单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形如上图。

工作原理：

单相桥式全控整流电路如图所示。晶闸管V1和V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥臂。当变压器二次电压U2为正半周时（a端为正，b端为负），相当于控制角a的瞬间给V1和V4以触发脉冲，V1和V4即导通，这时电流从先经过VT1

dR VT4流回到电源。这期间VT2和VT3均承受反压而截止。当电源电压过零时，电流也降到零，VT1和VT4即关断。

在电源电压的负半周期，仍在控制角为a处触发晶闸管VT2和VT3，则VT2和VT3导通。电流从电源b端经VT3 dR VT2流回电源a端。到一周期结束时电压过零，电流亦降至零，VT2和VT3关断。在电源电压的负半周期，VT1和VT4均承受

单相桥式全控整流电路(阻感性负载)

单相桥式全控整流电路(阻感性负载)

1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）

电路图如图1所示

图1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）

1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载）

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O〜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ω t=α时刻及以后：

在ω t=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（ud=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。

3） 在u2负半波的（π ~ π + α）区间：

当ω t=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管 VT1、VT4继续导通。 1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻 -感性负载）

单相桥式全控整流电路用四个晶闸管,

接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。 两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）

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在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关 断状态。

4）在u2负半波的ω t=π +α时刻及以后：

在ω t=π + α处触发晶闸管 VT2、VT3使其导通，电流沿 b→VT3→L→R→

VT2→a→Tr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上， 负载上有输出电压 （Ud=-U2）和电流。此时电源电压反向加到 VT1、VT4上，

使其承受反压而变为关断状态。晶闸管 VT2、VT3 一直要导通到下一周期ω t=2 π

+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。

1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载）