单相桥式整流电路纯电阻负载课程设计

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。

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。

(２)触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

(３)触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

郑州航院机电工程学院电力电子课程设汁一一单相桥式全控整流电路电阻性负我目录一、概述 (2)二、设计任务与要求2.1、设计题目 (2)2.2、设计条件 (2)2.3、设计任务 (2)2.4、注意事项 (3)三、设计方案简介3.1单相桥式全控整流电路电阻性负载主电路 (3)3. 2单相桥式全控幣流电路电阻性负载触发电路的设计 (4)四、相关器件的选型与参数的计算4.1计算控制角的移相范围4. 2变压器参数的确定 (5)4. 3晶闸管参数的确定 (6)4. 4触发电路参数的确定 (7)五、结束语 (8)六、参考文献 (8)郑州航院机电工程学院电力电子课程设计一单柑桥式全控整流电路电阻性负戦一、概述电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效的节约能源，并成为新能源与电网的中间接口。

电力电子器件是电力电子技术发展的基础。

正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。

而二十世纪九十年代各种全控大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。

电力电子技术的应用领域己经深入到国名经济的各个部门以及人们的日常生活。

二、设计任务与要求2. 1设计题目：单相桥式全控整流电路电阻性负载2.2设计条件：（1）电网：380V, 50Hz：（2）晶闸管单相桥式全控整流电路；（3）负载电床在100V-150V之间连续可调：（4）负载电阻20Q ；2.3设计任务：（1）电源变压器设计，计算变压器容臺、变比、2次侧电压有效值，2次侧电压有效值在满足负载最大电压要求下，适当留出裕量，然而裕量不应过大，具体大小由设计人员灵活学握：（2）计算控制角移相范围：（3）计算晶闸管额定电流：（4）计算晶闸管额定电压：（5）设计基于单节晶体管的简易触发电路，要求给出同步变压器参数、稳斥二极管参数、单节晶体管参数；估算隰、C的取值范用：（6）电路图设计，给岀主电路、触发电路相结合的完整电路图。

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。

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。

(２)触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

(３)触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

单相桥式整流电路课程设计报告..电力电子课程设计报告一、二、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=500Ω2)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;三、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。

电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全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. 单相桥式全控整流电路(电阻性负载) .............................................. 错误！未定义书签。

1. 电路的结构与工作原理 (1)2. 单相桥式全波整流电路建模 (2)3. 仿真结果与分析 (4)4. 小结 (6)二. 单相桥式全控整流电路(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. 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. 单相桥式全控整流电路（反电势负载）......................................... 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。

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1.2 主电路的设计电阻负载主电路主电路原理图如下：Rid1.3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错误!未找到引用源。

）（1-1）当α=0时，U取得最大值，即d U= 0.9 2U，取2U=100V则U d =90V，dα=180o 时，d U =0。

α角的移相范围为180o 。

（2） 负载电流平均值为I d =U d /R=0.45U 2（1+cos 错误!未找到引用源。

）/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 )sin 21(παπαπ-+ (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/2 （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DRM U 和RRM U 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。

注：这只是理论不能原搬的抄绪论电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。

它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。

电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

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。

在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。

电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。

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。

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，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们将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。

第一章理论分析及元件介绍1.1方案比较及选择我们知道，单相整流器的电路形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。

因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案：方案1：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图 1.1此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。

单相桥式全控整流电路阻感负载课程设计matlab1 引⾔1.1 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，通过电⼒电⼦计术的课程设计达到以下⼏个⽬的：1.培养综合应⽤所学知识，设计电路的能⼒；2.较全⾯地巩固和应⽤本课程中所学的理论和⽅法，掌握整流电路设计的基本⽅法；3.培养独⽴思考、独⽴收集资料、独⽴设计的能⼒；4.培养分析、总结及撰写技术报告的能⼒。

1.2 内容简介介绍了单相桥式全控整流电路的⼯作原理和主要环节，并且分析⼏种常⽤的触发⾓，在此基础上运⽤MATlAB 软件分别对电路的仿真进⾏了设计；实现了对单项桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进⾏分析。

1.3 设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为：负载为阻感性负载2、技术要求:1)、电源电压：交流100V/50Hz2)、输出功率：500W3)、触发⾓： 60=α2 课程设计⽅案2.1 整流电路单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。

⽽负载性质⼜分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的⼯作情况。

单相桥式全控整流电路，电阻-电感性负载，电路简图如下此电路对每个导电回路进⾏控制，与单相桥式半控整流电路相⽐，⽆须⽤续流⼆极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应⽤⼴泛。

变压器⼆次绕组中，正负两个半周电流⽅向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利⽤率也⾼。

单相全控桥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。

单相全控桥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。

2.2 主电路的设计2.2.1电路的组成电路组成：该电路为单相桥式全控整流电路，由变压器﹑四个晶闸管﹑电感及电阻组成，如图（a）所⽰。

中南大学电力电子技术课程设计报告班级: 电气1203班学号: ************: *******: ***前言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。

它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。

电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

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。

在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。

电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。

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。

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。

本次课程设计主要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。

首先是对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。

主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。

之后就对整体电路进行Matlab仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。

目录前言 (2)一、设计题目与要求 (4)二、主电路设计 (4)2.1 主电路原理图 (4)2.2 工作原理 (5)2.3 元器件介绍——晶闸管（SCR） (5)2.4 整流电路参数计算 (6)2.5 晶闸管元件选取 (7)2.6 晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响 (8)2.6.1 对电网的影响 (8)2.6.2 系统功率因数分析 (9)三、驱动电路设计 (10)3.1触发电路简介 (10)3.2触发电路设计要求 (11)3.3集成触发电路TCA785 (12)3.3.1 TCA785芯片介绍 (12)3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (15)四、保护电路设计 (16)4.1过电压保护 (16)4.2 过电流保护 (18)4.3电流上升率的抑制 (19)4.4电压上升率的抑制 (19)五、系统MATLAB仿真 (20)5.1 MATLAB软件介绍 (20)5.2系统建模与参数设置 (20)5.3 系统仿真结果及分析 (23)设计心得........................................................................................ 错误!未定义书签。

1 绪论晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。

晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。

并且，其应用范围也迅速扩大。

电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。

晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。

对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。

晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。

这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。

70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。

全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。

在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为表的复合型器件异军突起。

它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。

与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。

电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。

它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。

电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。

本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。

能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。

它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。

学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师2012 年12 月29 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:初始条件：（四）单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）设计条件：1、电源电压：交流220V/50Hz2、输出功率：1000W3、移相范围0º~180º要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料；4、通过答辩。

时间安排：2012.12.24-12.29指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要此次电力电子课程设计，主要是运用MATLAB的simulink仿真功能进行电路仿真设计。

首先，通过查阅资料，找到解决办法。

由于所选的电路，在课堂上老师已经对其进行过讲解，所以，实践也还是比较顺利。

依据课本中学过的理论知识，根据题目所给的设计要求，进行参数计算。

由于课本上有关于参数计算的公式，因此参数设计的过程还算比较容易。

理论计算完毕，接下来就是仿真过程了，通过调用simulink库中已有元件，连接成仿真电路，由于simulink中有触发脉冲，因此免去了触发电路的设计，这使得课程设计大大简化。

关键词：电力电子课设，参数设计，simulink，仿真目录课程设计任务书 (I)摘要 (II)1单相桥式全控整流电路带电阻负载理论简介 (1)1.1单相桥式全控整流电路带电阻负载工作过程简介 (1)1.2单相桥式全控整流电路带电阻负载工作原理 (2)1.3与此次课设相关的部分计算公式 (3)2电路设计 (3)2.1主电路设计 (3)2.2驱动电路设计 (4)2.2.1触发电路TCA785简介 (5)2.2.2 TCA785的设计特点 (7)2.2.3 TCA785的极限参数 (7)2.2.4 TCA785锯齿波移相触发电路 (7)2.3保护电路设计 (8)2.3.1过电流保护 (8)2.3.2电流上升率di/dt的抑制 (8)2.3.3电压上升率du/dt的抑制 (9)3运用simulink对电路进行仿真 (9)3.1单相桥式全控整流仿真电路图设计 (9)3.2仿真模块参数设置 (10)3.3仿真输出图形 (13)4小结与体会 (16)5参考文献 (17)单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）1单相桥式全控整流电路带电阻负载理论简介1.1单相桥式全控整流电路带电阻负载工作过程简介单相全控桥式整流带电阻负载电路如图1所示。

《电力电子变流技术》课程设计说明书09 级电气工程及其自动化专业 2 班级题目单相桥式全控整流电路电阻负载姓名学号指导教师职称二〇一二年六月七日一. 主电路图设计和工作原理1. 主电路图及其工作波形单相桥式全控整流电路如图1(a)所示。

电路由四个晶闸管和负载电阻组成。

晶闸管和组成一对桥臂, 和组成另一对桥臂。

图 1 单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形(a)电路； (b) 电源电压； (c) 触发脉冲； (d) 输出电压；(e) 晶闸管上的电压； (f) 变压器副边电流2.晶闸管的工作原理通过理论分析和实验验证表明:1）只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通,两者不可缺一。

2） 晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用, 门极电压对管子随后的导通或关断均不起作用, 故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压, 只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可, 脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。

这个脉冲常称之为触发脉冲。

3） 要使已导通的晶闸管关断, 必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫安）。

这可以通过增大负载电阻, 降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电压来实现。

这个能保持晶闸管导通的最小电流称为维持电流, 是晶闸管的一个重要参数。

.3.电路工作原理晶闸管 和 组成一对桥臂, 和 组成另一对桥臂。

当变压器二次电压 为正半周时（a 端为正, b 端为负）, 相当于控制角a 的瞬间给 和 以触发脉冲, 和 即导通, 这时电流从电源a 端经 流回到电源b 端。

这期间 和 均承受反压而截止。

当电源电压过零时, 电流也降到零, 和 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 和 , 则 和 导通。

电流从电源b 端经 流回电源a 端。

到一周期结束时电压过零, 电流亦降至零, 和 关断。

在电源电压的负半周期, 和 均承受反向电压而截止。

很显然上述两组触发脉冲在相位上相差180°。

电气工程学院电力电子课程设计设计题目：单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载）学号：姓名：同组人：指导教师：设计时间：设计地点：电力电子课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日电力电子课程设计任务书学生姓名：指导教师：一、课程设计题目：单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载）二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。

三、进度安排2．执行要求课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。

摘要本次课程设计的题目为：单相半控桥式晶闸管整流电路，其中负载为纯电阻负载。

电路设计的主要参数及要求：1、电源电压：交流100V/50Hz；2、输出功率：500W；3、移相范围：0º-180º。

对于单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载），其电路设计的主要功能为：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。

单相桥式半控整流电路在纯电阻负载电流连续时，当相控角α<180°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流，同时，调节触发电路，可改变触发角进行调压；在α>180°时，由于二极管的单相导电性，电路无法实现逆变，输出电压为零。

关键词：单相半控桥式晶闸管整流电路、纯电阻负载、相控角调节AbstractABSTRACT：Curriculum design topics: single-phase half-controlled bridge thyristor rectifier circuit, where the load is purely resistive load. The main parameters and requirements of the circuit design: 1, the power supply voltage: AC 100V/50Hz, output power: 500W; 2; 3, the phase shift range: 0 º ~180 º.For the single phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit (resistive load), the main function of the circuit design:Characteristics of single phase bridge half controlled rectifier circuit is triggered thyristor turn-on, and rectifier diode is higher than that of cathode voltage in the anode voltage natural conduction.Single phase bridge half controlled rectifier circuit load current is continuous in the pure resistance, while the mouldings α <180 °, can realize the phase control rectifier, AC power into DC power at the same time, adjusting trigger circuit, which can change the trigger angle regulator; when α >180 °, because the phase conductivity diode, the circuit can not be achieved inverter, output voltage to zero. KEYWORDS：S ingle phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit, pure resistive load, adjust phase mouldings目录第一章系统方案设计 (1)一、主电路方案设计 (1)1.1主电路方案论证 (1)1.2主电路结构及其工作原理 (2)1.3参数计算 (3)1.4主电路器件选用 (3)二、控制电路方案设计 (4)2.1 触发控制电路方案 (4)2.1.1 方案一 (4)2.1.2 方案二 (5)第二章仿真 (8)一、主电路仿真 (8)1.1 仿真设置 (8)1.2 仿真结果 (10)二、控制电路仿真 (11)2.1 方案一仿真 (11)2.2 方案二仿真 (13)2.2.1 各部分电路分析与仿真 (14)2.2.2输出控制信号仿真 (17)第三章电路调试 (19)一、实物制作 (19)二、实际控制信号测量 (20)2.1 电路各组成部分输出波形 (20)2.2 控制信号输出波形 (21)第四章结论 (24)第五章心得体会与建议 (25)参考文献 (26)附录1：元器件清单 (27)第一章系统方案设计一、主电路方案设计1.1 主电路方案论证方案一：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，如图1-1。

摘要本次课程设计主要是对电阻性负载单相桥式全控整流电路的设计与仿真。

首先对单相全控桥式整流电路的整体设计，包括主电路，辅助电路，保护电路。

主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；辅助电路中包括驱动电路、触发电路的设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。

之后就对整体电路进行MATLAB仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。

关键字:电阻性；单相桥式；全控整流；MATLAB仿真引言整流电路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，整流电路的应用十分广泛。

在整流电路的设计过程中，需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。

如果通过实验来验证，需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤，这样使得设计耗资大，效率低，周期长。

现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法，可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。

MATLAB是一种计算机仿真软件，它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。

Simulink是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，用直观的模块框图进行仿真和计算。

其中的电力系统(Power System)工具箱是专用于RLC 电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。

它具有丰富的器件模型和齐全的分析功能，且操作方便。

随着对仿真和程序设计通用性及可视化需求的日益增加，MATLAB的图形用户界面(GUI)应用也越来越广泛，功能越来越强大。

1. 设计目的及任务1.1设计目的利用电力电子技术中所学的知识对电阻性负载单相桥式全控整流电路进行了整体设计，并利用MATLAB软件中的Simulink进行了电气仿真，对所设计电路进行检验验证。

1.2设计任务完成电阻性负载单相桥式全控整流电路电路仿真，并分别验证触发角α=60°时直流电压、直流电流交流电压、交流电流和晶闸管T1两端电压的波形。

课程设计名称：电力电子技术题目：单相桥式全控整流电路（带阻感负载）专业：班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表在电力电子技术中，单相桥式全控整流电路是单相整流电路中应用较多的电路，本设计是通过利用晶闸管来控制单相桥式全控带阻感负载的整流电路，理解整流电路的工作原理和基本计算方法，设计驱动电路和保护电路。

关键词：电力电子技术；单相桥式；晶闸管；驱动电路；保护电路引言 (1)1 整流电路 (2)1.1 单相半波可控整流电路 (2)1.2 单相全波可控整流电路 (2)1.3 单相桥式半控整流电路 (3)1.4 单相桥式全控整流电路 (3)2 系统总体设计 (5)2.1 系统原理方框图 (5)2.2 主电路设计 (5)2.2.1工作原理分析 (5)2.2.2 参数计算 (6)3 驱动电路的设计 (7)3.1 晶闸管触发电路工作原理 (7)3.2 晶闸管对触发电路的要求 (7)4 保护电路的设计 (8)4.1 过流保护 (8)4.2 过压保护 (8)结论 (10)心得体会 (11)参考文献 (12)辽宁工程技术大学课程设计引言整流电路是电力电子电路中的一种，它的作用是将交流电力变为直流电力供给直流用电设备，如直流电动机，电镀、电解电源，同步发电机励磁，通信系统等，在生产生活中应用十分广泛。

整流电路在不同角度有不同的分类方法，按组成电路的器件分：不可空、半空、全控和高功率PWM四种，按电路结构可分为：半波、全波、桥式三种，按交流输入相数分：单相、三相、多相多重三种，按控制方式分：相控式、PWM控制式两种，按变压器二次测电流方向分：单拍、双拍电路两种。

整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。

单相桥式全控整流电路是单相整流电路中应用较为广泛的整流电路。

单相桥式全控整流电路（带阻感负载）1 整流电路单相整流器的电路形式是多种多样的，整流的结构也是比较多，各有优缺点，因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案：单相半波可控整流电路，单相全波可控整流电路，单相桥式半控整流电路，单相桥式全控整流电路 。

电力电子技术 教 案 任务三 搭建与调试单相桥式整流电路
子任务1 单相桥式全控整流电路结构及电阻性 负载工作原理
一、单相桥式全控整流电路带电阻性负载的电路与工作波形
二、工作原理分析：
负载电阻是纯电阻d R 。

当交流电压2u 进入正半周时，a 端电位高于b 端电位，两个晶闸管1T 、2T 同时承受正向电压，如果此时门极无触发信号g u ，则两个晶闸管仍处于正相阻断状态，其等效电阻远远大于负载电阻d R ，电源电压2u 将全部加在1T 和2T 上，12212
T T u u u ≈=，负载上电压0d u =。

在t ωα=时刻，给1T 和2T 同时加触发脉冲，则两个晶闸管立即触发导通，电源电压2u 将通过1T 和2T 加在负载电阻d R 上，在2u 的正半周期，3T 4T 同时承受正向电压，在t ωπα=+时，同时给3T 和4T 加触发脉冲使其导通，电流经3T 、d R 、4T 、r T 二次侧形成回路。

在负载d R 两端获得与2u 正半周相同波形的整流电压和电流，。