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单相半波可控整流电路（电阻性负载）1.关于matlabMATLAB 是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
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2.工作原理：（1）在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG 在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
（3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。
（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。
2.1基本数量关系a.直流输出电压平均值 2cos 145.02cos 12)(sin 221222απωωπαπα+=+==⎰U U t d t U U db.输出电流平均值 2cos 1.45.02aR U RU I d d +==c.负载电压有效值 πππ242sin .2a a U U -+=d.负载电流有效值πππ242sin 2a a RU I -+=e.晶闸管电流平均值 2cos 1.45.02aR U RU I d dT +==3.仿真模型2.1仿真模块的参数设置交流电压的参数设置晶闸管的参数设置负载电阻R的参数设置示波器的参数设置脉冲信号发生器的参数设置按关系360t ，对电网交流电T=0.02s，当a=0，t=0（实际仿真模型中应使aT/t=0.00001s）。
单相半波可控整流电路的设计引言：单相半波可控整流电路是电力系统中常见的一种电路，它的设计与应用十分广泛。
本文将详细介绍单相半波可控整流电路的设计原理、工作过程以及应用场景。
一、设计原理单相半波可控整流电路由可控硅元件、二极管、电容和负载组成。
可控硅元件通过控制触发角来实现对电路的导通和截止控制。
当可控硅导通时，电流从正弦交流电源流入负载；当可控硅截止时，电流则由二极管提供。
电容的作用是平滑电流波形，使输出电压更稳定。
二、工作过程在正半周的前半部分，可控硅导通，电流从正弦交流电源流入负载。
电流的大小取决于可控硅的触发角。
触发角越小，导通时间越长，电流越大。
在正半周的后半部分，可控硅截止，电流由二极管提供。
由于二极管只能导通，不能截止，所以输出电流为正半周的后半部分。
三、应用场景单相半波可控整流电路广泛应用于电力系统中，其主要用途如下：1. 直流电源：通过使用单相半波可控整流电路，可以将交流电源转换为直流电源，以满足各种设备对直流电源的需求。
例如，计算机、手机充电器等设备都需要直流电源来正常工作。
2. 电动机驱动：通过单相半波可控整流电路可以实现对电动机的驱动。
利用可控硅的导通和截止控制，可以调节电动机的转速和扭矩，满足不同工况下的需求。
3. 光伏发电系统：在光伏发电系统中，太阳能电池板产生的电流是交流的，需要通过单相半波可控整流电路将其转换为直流电流，以便储存和使用。
4. 交流调压：通过调节可控硅的触发角，可以实现对交流电压的调节。
在一些需要对交流电压进行精确控制的场合，如实验室仪器、电焊机等，单相半波可控整流电路可以发挥重要作用。
总结：单相半波可控整流电路是一种常见且实用的电路，其设计原理简单明了，工作过程清晰易懂。
在电力系统中，它被广泛应用于直流电源、电动机驱动、光伏发电系统以及交流调压等方面。
通过合理的设计和控制，单相半波可控整流电路可以实现对电流和电压的精确控制，满足各种不同的工况需求。
在未来的发展中，相信单相半波可控整流电路会继续发挥重要作用，为电力系统的稳定运行和设备的正常工作提供强有力的支持。
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。
电力电子技术实验报告实验名称：单相半波可控整流电路的仿真与分析班级：自动化091 组别： 08 成员：职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相半波可控整流电路(电阻性负载) ................................................ 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (8)2. 单相半波整流电路建模................................................................... 错误!未定义书签。
3. 仿真结果与分析 (5)4. 小结 (8)二. 单相半波可控整流电路(阻-感性负载) ............................................... 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................... 错误!未定义书签。
2. 单相半波整流电路建模................................................................... 错误!未定义书签。
3. 仿真结果与分析............................................................................... 错误!未定义书签。
4. 小结................................................................................................... 错误!未定义书签。
三. 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管) ....................... 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................... 错误!未定义书签。
单相半波可控整流电路1、工作原理电路和波形如图1所示，设u2=U2sinω。
图1 单相半波可控整流正半周：0＜t＜t1,ug=0,T正向阻断，id=0,uT=u2,ud=0t=t时,加入ug脉冲，T导通，忽略其正向压降，uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。
负半周：π≤t＜2π当u2自然过零时，T自行关断而处于反向阻断状态，ut=0,ud=0,id=0。
从0到t1的电度角为α，叫控制角。
从t1到π的电度角为θ，叫导通角，显然α+θ=π。
当α=0，θ=180度时，可控硅全导通，与不控整流一样，当α=180度，θ=0度时，可控硅全关断，输出电压为零。
2、各电量关系ud波形为非正弦波，其平均值（直流电压）：由上式可见，负载电阻Rd上的直流电压是控制角α的函数，所以改变α的大小就可以控制直流电压Ud的数值，这就是可控整流意义之所在。
流过Rd的直流电流Id：Ud的有效值（均方根值）：流过Rd的电流有效值：由于电源提供的有功功率P=UI，电源视在功率S=U2I（U2是电源电压有效值），所以功率因数：由上式可见，功率因数cosψ也是α的函数，当α=0时，cosψ=0.707。
显然，对于电阻性负载，单相半波可控整流的功率因数也不会是1。
比值Ud/U、I/Id和cosψ随α的变化数值，见表1，它们相应的关系曲线，如图2所示表1 Ud/U、I/Id和cosψ的关系图2 单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关系由于可控硅T与Rd是串联的，所以，流过Rd的有效值电流I与平均值电流Id的比值，也就是流过可控硅T的有效值电流IT与平均值电流IdT的比值，即I/Id=It/IdT。
二、单相桥式半控整流电路1、工作原理电路与波形如图3所示图3、单相桥式半控整流正半周：t1时刻加入ug1，T1导通，电流通路如图实线所示。
uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。
u2过零时，T1自行关断。
负半周：t2时刻加入ug2，T2导通，电流通路如图虚线所示，uT2=0，ud=-u2,ut1=u2。
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 。
实验1_单相半波可控整流电路实验一、实验目的1. 学习单相半波可控整流电路的工作原理和特点。
2. 掌握单相半波可控整流电路的基本组成和参数计算方法。
3. 熟练掌握实验仪器的使用方法和实验操作技能。
4. 加深对电力电子器件及其应用的理解。
二、实验原理1. 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是将单相交流电源经过变压器变压、整流、滤波和调压等环节后的直流电压，通过可控硅实现电压调节和电流控制的电路。
其原理图如图1所示：在正半周，当可控硅触发角大于 0 时，可控硅导通；当触发角小于 0 时，可控硅截止，电路不导电。
在负半周，可控硅不导电，所以输出电压为零。
通过调节触发角$α$，可以改变可控硅导通的时间，从而改变负载电流的大小，实现电压调节和电流控制的目的。
（1）单向导电，在交流电源中只能使用单相和三相有源触发器。
（2）电压和电流不能随意控制，需要通过调整触发角来实现。
（3）输出电压具有高负载性，即在负载改变时，输出电压变化小。
三、实验设备2. 可动直流电源。
3. 电流表、电压表、示波器等。
四、实验内容1. 接线图：实验仪器各接口之间的接线如图 2 所示：图2. 实验仪器接线图2. 实验步骤：（1）按照图 2 的接线要求连接电路，注意接线的正确性和稳定性。
（2）打开电源开关，调节直流电源输出电压为 15V。
（3）按照图 3 的时序关系接触触发器，观察电路输出电压和电流波形，并测量数据，记录在数据表中。
（4）改变触发角为不同值，重复步骤（3），并记录数据。
（5）实验结束后，关闭电路电源和电源开关。
（6）根据测量数据和实验结果，总结实验中发现的问题和运行特点。
（7）撰写实验报告。
3. 数据记录：输入电压 $V_\mathrm{in}$ =______V 周期 $T$ =______s滤波电容$C$ =______μF输出电压 $V_\mathrm{out}$ $= \dfrac{V_\mathrm{p}}{\pi} - 1.1V$，其中$V_\mathrm{p}$ 是电路输出峰值电压。
电力电子技术实验报告实验名称：单相半波可控整流电路的仿真与分析班级：自动化091 组别： 08 成员：金华职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相半波可控整流电路(电阻性负载) ................................................ 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (8)2. 单相半波整流电路建模................................................................... 错误!未定义书签。
3. 仿真结果与分析 (5)4. 小结 (8)二. 单相半波可控整流电路(阻-感性负载) ............................................... 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................... 错误!未定义书签。
2. 单相半波整流电路建模................................................................... 错误!未定义书签。
3. 仿真结果与分析............................................................................... 错误!未定义书签。
4. 小结................................................................................................... 错误!未定义书签。
三. 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管) ....................... 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................... 错误!未定义书签。
单相半波可控整流电路简介单相半波可控整流电路是一种常见的电力电子装置，用于将交流电转换为直流电。
它的主要原理是通过可控硅器件对输入电压进行控制，使得只有正半周的电压被整流，从而得到单相半波直流电。
原理单相半波可控整流电路由可控硅器件和负载组成。
可控硅器件通常采用双向晶闸管（thyristor）或二极管。
当可控硅器件接通时，电流可以正常通过；当可控硅器件关断时，电流无法通过。
在单相半波可控整流电路中，当输入电压为正弦波时，可控硅器件的触发角（trigger angle）决定了电路的整流效果。
当触发角为0时，每个输入周期只有一半的电压被整流，也就是单相半波整流。
整流后的电压的波形和输入电压的正半周波形相同，只是幅值减小。
在整流电路中，还需要一个滤波电容来平滑输出电压。
滤波电容能够抵消整流电路中电流的脉动，从而提供相对平稳的直流输出电压。
电路图下面是单相半波可控整流电路的基本电路图：+---------+| |AC Supply ----+----+-----+-----+ Thyristor|| | | +---------+| | | | || | | |C RL Load DC Output| | || | |+----+----------------+工作过程1.当输入交流电压的正半周期开始时，可控硅器件被触发打开。
2.电流开始流过负载和可控硅器件。
此时，整流电压几乎等于输入电压，电流方向由左到右。
3.当输入电压的正半周周期结束时，可控硅器件被触发关断。
在此期间，整流电压几乎为零。
4.在可控硅器件关断期间，滤波电容开始发挥作用，通过向负载提供电流来平稳输出。
5.上述过程不断重复，从而实现单相半波整流。
优点和缺点单相半波可控整流电路具有以下优点和缺点：优点•简单的电路结构，易于实现。
•整流效率较高，通常达到80%~90%。
•输出电压相对平稳，适用于对电压波动要求不高的应用。
缺点•输出电压脉动较大，无法满足对电压平稳性要求较高的应用。
一.单项半波不控整流电路
1.当电压为正半周时，二极管导通
2.当电压为负半周时，二极管截止
3.电路中电感的储能作用使二极管的导通角度增加了0
4.利用二极管的单相导电性实现整流
二.单相半波可控整流电路
1.为了控制导通时间，用晶闸管代替二极管
①当电压正半周，晶闸管导通还需要门极施加正的触发电流。
在此之前，负载两端电压为零。
②当电压正半周，晶闸管门极有正的触发电流，晶闸管导通。
此时负载两端电压等于电源电压。
③当电压负半周期，晶闸管反偏截止。
2.直流输出电压平均值
3.晶闸管承受的最大电压
当电压处于负半周最大值时，晶闸管承受的电压最大为:√2U
三.带阻感负载的单相半波可控整流电路
阻感负载的工作特点：电感对电流的变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不会发生突变。
1.0-wt1：
①.电压正半周，但是晶闸管门极没有触发电流，晶闸管截止。
②.晶闸管反偏，负载两端电压为零，晶闸管两端电压为电源电压U
2.wt1-Π
①.电压正半周，晶闸管门极有正的触发电路，晶闸管导通
②.晶闸管导通，负载两端电压为电源电压，晶闸管两端电压为零
3.Π-wt2
①.电源电压负半周，由于电感的作用，流过晶闸管的电流为正，晶闸管导通
②.晶闸管导通，负载两端电压等于电压电压，晶闸管两端电压为零
③.由于电感对电流的变化的抗拒作用，使得触发角a变大。
4.当晶闸管导通时，有：
四、结语
希望本文对大家能够有所帮助。
单相半波可控整流电路仿真1.纯电阻负载
仿真模型：
电路参数：
触发角：0°
输出电压波形：
谐波分析
触发角：30°输出电压波形：
谐波分析
触发角：60°输出电压波形：
谐波分析
2.阻感负载
仿真模型：
触发角：0°（1）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（2）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（3）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
触发角：60°（4）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（5）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（6）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
3.带续流二极管的阻感负载仿真模型：
触发角：0°：（7）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（8）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（9）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
触发角：60°：（10）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（11）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（12）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
分析：随着触发角的增大，晶闸管在一个周期内的导通时间变短，输出电压为正值的时间相应变短，因此输出电压平均值减小（三种模型都是这样）。
纯电阻负载模型中，当触发角为0°，输出电压波形为规则的正弦半波，所以高次谐波中几乎没有奇次谐波，只含有少量的偶次谐波，随着触发角增大的，波形畸变程度越大，高次谐波含量增加，因此波形畸变率增大，而因为晶闸管导通角变小，输出电流脉动程度相应减小。
阻感负载模型中，随电感增大，输出电压中高次谐波含量降低，波形畸变率从而减小，同时由于续流能力更强，输出电压为负值的时间增大，因此输出电压平均值减小，因其阻碍电流变化的能力变强，电流脉动程度减小；电阻越大，在续流过程中电流衰减越快，输出电压波形畸变程度越大，因此波形畸变率增大，输出电压平均值增大，而电阻越大，输出电流幅值越小，脉动程度相应减小
在有续流二极管的阻感负载模型中，由于电感和电阻大小不再影响输出电压波形，故输出电压与电感和电阻大小无关。
而电感和电阻对输出电流脉动程度的影响与阻感负载时基本相同。
