一种简约整流电路的设计

1.电子元器件介绍1.1二极管1.1.1定义二极管，（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。

而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。

大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。

二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。

因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。

在半导体二极管部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。

一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。

当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

早期的二极管包含“猫须晶体（"Cat's Whisker" Crystals）”以及真空管(英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”)。

现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。

1.2晶闸管1.2.1定义晶闸管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier--SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。

能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz 以下）装置中的主要器件。

晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。

广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。

1）晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。

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。

《电力电子技术》课程设计任务书一、设计课题一单相桥式整流电路设计二、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=500欧姆.2、技术要求:(1). 电网供电电压为单相220V；(2). 电网电压波动为+5%－-10%；(3). 输出电压为0～100V.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。

主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。

课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。

课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。

在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。

严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。

课题设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。

报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图前言电力电子学,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。

摘要工业供电电源种类繁多，包括交流不间断电源、通讯电源、直流电源及各类高频开关电源。

其中大功率直流电源在现代工业中具有十分重要的地位。

目前我国的的直流电源大多数是采用单相桥式整流电路来获得，它具有电路结构简单、输出直流电压高但不可调等特点，然而直流电源能否在一定范围连续可调，直接影响了直流负载的正常工作，限制了其使用范围。

该设计是针对桥式整流电路加以改进主要用晶闸管来代替普通二极管构成单相桥式半控整流电路，使输出直流电在0—198V之间连续可调。

因为晶闸管除了具有单向导电的整流作用外，还可以作为可控开关使用且能用微小的功率去控制较大的功率。

主要从主电路、触发电路、保护电路三个部分来设计，核心是通过触发电压去控制晶闸管的相位角来实现输出直流电连续可调。

具有电路结构简单、工作稳定、成本低、实用性强的特点。

关键词：相控整流；触发；过流；过压AbstractCurrently, there are a variety of industrial power supplies, including Alternating Current Uninterrupted Power, communication power, Direct Current power and all kinds of high frequency switching power. Among them the high-power Direct Current power plays a very important role in modern industry, like the Direct Current power using in electrolysis, arc furnace, electroplating and so on. But whether the Direct Current power can be continuously adjusted directly affects the sphere of application and value of the Direct Current load. This design takes the advantage of power electronic technology to design an adjustable output Direct Current circuit, namely single-phase bridge type phased rectifier. It applies unijunction transistor trigger circuit and changes the charging and discharging time of capacitance by adjusting variable resistance in order to control the conduction angle of unidirectional thyristor to achieve adjustable Direct Current output. There are many kinds of phased rectifier circuit but this design is based on the single-phase bridge type phased rectifier. It has the advantages of simple circuit organization and high reliability, etc. For design, it mainly focuses on three circuits: the main circuit, the trigger circuit and the protecting circuit.Key Words：Phase control rectifier; Trigger; Over current; Over tension引言目前我国的家用电器的直流电源大多数是采用单相桥式整流电路[1]来获得，它具有电路简单、输出直流电压高等特点，但它存在着输入功率因数低，输出电压不可调等缺点，而在实际生活有的电器则需要输入电压可调，如对直流电动机的调速、电解、电镀等。

目录1 方案设计 (1)2 主电路分析及元件的选择 (2)2.1 主电路的原理分析 (2)2.2 整流变压器的选择 (3)2.3 晶闸管的选择 (4)2.4 平波电抗器的参数计算 (5)3 触发电路的设计 (6)3.1 触发电路的作用及要求 (6)3.2 触发电路的选择 (7)4 保护电路设计 (11)4.1 过电压保护电路设计 (11)4.2 过电流保护电路设计 (12)4.3 缓冲电路的设计 (12)5 MATLAB仿真及结果分析 (14)5.1 MATLAB建模及仿真 (14)5.2 仿真结果及分析 (14)附录Ⅰ (17)附录Ⅱ (18)参考文献 (19)三相桥式整流电路的设计1 方案设计整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用广泛。

当整流负载容量较大，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流测由三相电源供电。

三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。

本设计要求整流电路带直流电机负载，希望获得的直流电压脉冲较小，所以用三相全波整流比较合理。

三相桥式全控和三相桥式半控是常见的三相桥式可控全波整流电路。

三相半控桥式整流电路适用于中等容量的整流装置或不要求可逆的电力拖动中，它采用共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，电路兼有可控与不可控两者的特性。

共阳极组的三个整流二极管总是在自然换流点换流，使电流换到阴极点为更低的一相中去。

该电路在使用中需加设续流二极管，以避免可能发生的失控现象，所以电路不具备逆变能力。

虽然三相半控电路相应触发电路较简单，但只能用于整流不能用于逆变，现在很少使用。

本设计选择使用三相桥式全控整流电路。

整流电路的输入部分是变压器，作用是降低或减少晶闸管变流装置对电网和其它用电设备的干扰，将整流电路与电网隔离，并将电网电压值转变为整流所需输入值。

整流部分是六个晶闸管，是由共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波可控整流电路串联而成。

目录目录 (1)第一部分设计任务与调研 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计的思路、方法 (2)1.3调研总结 (2)第二部分设计说明 (3)2.1整流电路 (3)2.2设计方案 (3)2.3电路设计 (5)2.4主要元器件及其作用 (5)第三部分设计成果 (8)3.1实物图展示 (8)3.2产品介绍 (8)第四部分结束语 (9)第五部分致谢 (10)第六部分参考文献 (11)第一部分设计任务与调研1.1设计任务1).设计交流电转化为直流电的二极管桥式整流电路。

2).完成单元电路的设计和主要元器件的说明。

3).完成主电路的原理分析和确定各种所需的元器件。

4).通过查阅大量资料了解整流电路的工作原理。

1.2设计的思路、方法1.2.1设计思路由四个整流二极管桥接成构成一个整流电路，接着通过CT1、R1、CT2组成的电容滤波电路，对整流电路输出的随时间变化的电流进行滤波，再经过R2、R3、LED1、LED2、CT3组成的验证电路对电路输出是否为直流进行验证，也可通过示波器观察电路的交流输入、整流输出、滤波输出的波形图来判断电路合理性以及整流和滤波在电路中所承担的作用。

1.2.2设计方法1）了解二极管整流电路的工作原理。

2）查阅有关汽车电子方面的书籍，并熟悉相关的电路图及组成。

3）自己学会动手实验，不懂的及时请教老师和同学。

1.3调研总结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，所以未来整流电路也将越来越来重要。

第二部分设计说明2.1整流电路2.1.1整流电路的介绍整流电路（rectifying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路。

大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。

电力电子三相桥式全控整流电路的设计一、设计原理三相桥式全控整流电路由六个可控硅器件组成，分别连接在电源的三个相线和负载之间。

通过对六个可控硅器件的控制，可以实现对电源电压的全波整流，并将交流电转换为直流电供给负载。

由于可控硅器件具有可控导通和关断的特性，因此可以实现对整流电路的控制。

二、工作方式三相桥式全控整流电路的工作方式主要分为两个阶段：正半周期和负半周期。

在正半周期中，当Uab > Ubc > Uca时，可控硅器件S1和S2导通，S3和S4关断，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。

在负半周期中，当Uab < Ubc < Uca时，可控硅器件S1和S2关断，S3和S4导通，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。

通过不断调整控制信号，可以实现对整流电路的输出电压的控制。

三、电路参数计算1.电源电压：根据实际应用需求，确定电源电压的额定值，通常为220V或380V。

2.负载电流：根据负载的功率需求和额定电压，计算负载电流的额定值。

3.可控硅器件参数：选取合适的可控硅器件，根据其额定电流和额定电压，确定器件的参数。

4.电感参数：根据负载电流的频率和电感的自感系数，计算电感的参数。

5.电容参数：根据负载电流的频率和电容的容量，计算电容的参数。

四、性能指标1.效率：计算整流电路的输入功率和输出功率的比值，即效率。

2.谐波失真：通过谐波分析，计算整流电路输出电压的谐波含量，衡量电路输出电压的质量。

3.稳定性：通过控制信号的调整，使得整流电路输出电压的波动尽可能小，保证电路的稳定性。

4.抗干扰能力：通过合理的电路设计和控制策略，提高电路的抗干扰能力，减少外部干扰对电路的影响。

五、总结三相桥式全控整流电路是一种常见的电能变换电路，广泛应用于工业和电力系统中。

本文详细介绍了该电路的设计原理、工作方式、电路参数计算以及相关的性能指标。

在实际应用中，需要根据具体的需求和要求进行电路设计，并通过实验和测试来验证电路的性能。

整流模块电路整流模块电路是一种常见的电路设计，它可以实现将交流电转换为直流电的功能。

在现代电子设备中，直流电是非常重要的电源形式，而交流电则是电网传输的主要形式。

因此，通过整流模块电路将交流电转换为直流电，可以满足电子设备对电源的需求。

整流模块电路的基本原理是利用二极管的导通特性，将交流电信号转换为单向电流。

在整流模块电路中，常见的设计有半波整流和全波整流两种形式。

我们来看半波整流模块电路。

半波整流模块电路由一个二极管、一个负载电阻和一个输入交流电源组成。

当输入交流电流为正向时，二极管导通，电流流经负载电阻，实现了电流的单向传输；而当输入交流电流为反向时，二极管截止，负载电阻上没有电流通过。

这样，通过半波整流模块电路，可以将输入交流电转换为单向的直流电。

接下来，我们来看全波整流模块电路。

全波整流模块电路由两个二极管、一个中心点和一个负载电阻组成。

当输入交流电流为正向时，二极管1导通，电流流经负载电阻；而当输入交流电流为反向时，二极管2导通，电流仍然流经负载电阻。

通过这样的设计，我们实现了将输入交流电的正负半周都转换为同一方向的直流电。

整流模块电路在电子设备中应用广泛。

例如，在电源适配器中，整流模块电路将交流电转换为直流电，为设备提供稳定的电源。

在电动机的驱动电路中，整流模块电路也扮演着重要的角色，将电网提供的交流电转换为电机需要的直流电，实现电机的正常运转。

需要注意的是，整流模块电路在设计中还需要考虑到电流大小、电压波动、功率损耗等因素。

例如，在选择二极管时，需要考虑其额定电流和反向耐压等参数，以保证电路的正常工作。

在选择负载电阻时，需要根据实际需求确定其阻值，以实现所需的电压输出。

总的来说，整流模块电路是一种重要的电路设计，通过将交流电转换为直流电，为电子设备提供了稳定的电源。

无论是在电源适配器还是电动机驱动电路中，整流模块电路都发挥着重要的作用。

因此，对于电子工程师和电路设计师来说，掌握整流模块电路的原理和设计方法是非常重要的。

单相桥式全控整流电路的设计..————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1 设计课题任务及总体方案介绍1.1 设计课题任务课题：单相桥式全控整流电路设计（阻感性负载）任务：单相桥式全控整流电路的设计要求为：1电网供电电压为单相交流220V/50Hz；2变压器二次侧电压为100V；3输出电压连续可调，为0～100V；4移相范围：0º~90º；5输出功率：500W。

1.2 设计课题总体方案介绍1.2.1 方案的选择我们知道，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二种方案：方案一：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图1.1 单相桥式全控整流电路对每个导电回路进行控制，相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替，有利于降低损耗！如果不加续流二极管，当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时，由于电感储能不经变压器二次绕组释放，只是消耗在负载电阻上，会U成为正弦半波，即发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况，这使d半周期为正弦，另外半周期为零，其平均值保持稳定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即为失控。

所以必须加续流二极管，以免发生失控现象。

方案：单相全波可控整流电路：电路简图如下：图1.2 单相桥式全控整流电路此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用2个可控器件，单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，因此少了一个管压降，相应地，门极驱动电路也少2个，但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。

不存在直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作用。

但是绕组及铁心对铜、铁等材料的消耗比单相全控桥多，在当今世界上有色金属有限的情况下，这是很不利的，所以我们也放弃了这个方案。

单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。

电子技术课程设计说明书单相桥式全控整流电路设计学生姓名：学号：学院：计算机与控制工程学院----专业：电气工程及其自动化------指导教师：李静李郁峰---------2016年 1 月目录1引言 (1)1.1整流电路 (1)1.2整流电路的发展与应用 (1)2 课程设计目的与要求 (1)2.1课程设计目的 (1)2.2课程设计的预备知识 (2)2.3 课程设计要求 (2)3元器件的选择 (2)3.1晶闸管 (2)3.1.1晶闸管的结构 (2)3.1.2晶闸管的工作原理图 (2)3.1.3晶闸管的门极触发条件 (3)3.1.4晶闸管的主要参数说明 (3)3.2 可关断晶闸管 (4)4电路的结构与工作原理 (5)4.1电路结构 (5)4.2 工作原理 (5)4.3基本数量关系 (5)5 MATLAB仿真 (6)5.1 MATLAB软件介绍 (6)5.2 系统建模与参数设置 (6)5.2.1 仿真图形 (6)5.2.2模型参数设置 (7)5.3 仿真结果与分析 (8)6 结论 (9)参考文献 (9)致谢 (9)1引言1.1整流电路整流电路是电力电子中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。

大多数整流电路由变压器.整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速,发电机的励磁调节,电解,电镀等领域得到广泛应用。

20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。

滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中交流成分。

变压器设置与否是具体情况而定。

变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。

可以从各种角度对整流电路进行分类，主要的分类方法有：按组成的期间可分为不可控，半控，全控三种；按电路的结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入详述分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧的方向是单向还是双向，又可分为单拍电路和双拍电路。

1.2整流电路的发展与应用电力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用。