电力电子变流技术课程设计
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郑州航空工业管理学院
《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0906073班级
题 目
单相桥式全控整流电路电阻性负载
姓 名 郑太锋 学号 090607344
指导教师 宋辉 职称 讲师
二О 一二 年 六 月 十一 日
一.设计目的
(1)掌握单项桥式全控整流电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单项桥式
全控整流电路和系统设计。
(2)熟悉单项桥式全控整流电路的电路拓扑、控制方法。
(3)掌握单向桥式全控整流电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方
发，掌握元器件的选择计算方法。
(4)培养一定的电力电子电路及系统实验和调试能力。
二.设计任务
（1）电源变压器设计，计算变压器容量、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掌握；
（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、稳压二极管参数、
单节晶体管参数；估算Re、C的取值范围；
(6)电路图设计，给出主电路、触发电路相结合的完整电路图。
三.主电路图设计和工作原理
1．主电路图
单相桥式全控整流电路如图1所示。电路由四个晶闸管和负载电阻Rd组成。晶闸管V1和
V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥
臂。
u
1
T
u
2
u
d
R
id
a
b
VT1
VT3
VT2VT4
i
2
E
图 1 单相全控桥式整流电路电阻性负载
2.主电路原理说明
在单项桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3 组
成另一对桥臂。在U2正半周（即a点电位高于b点电位），若4个晶闸管均不导
通，负载电流id为零，ud也为零，VT1、VT4串联承受电压U2，设VT1和VT4的漏电
阻相等，则各承受U2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1、VT
4
即导通，电流从a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2为零时，流经晶闸管的
电流也降到零，VT1和VT4关断。
在U2负半周，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3（VT2和VT3的α=0处为ω
t=π），VT2和VT3导通，电流从电源的b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。
到U2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循
环的工作下去，整流电压Ud和晶闸管VT1、VT4两端的电压波形如下图2所示。晶
闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。
图2单项桥式全控整流电路带电阻负载时的波形
四.参数计算
( 1 )输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id
U
d=1π 2παU2sinωtd(ωt)=2 2U2π1+cosα2=0.9U2
1+cosα
2
（1）
I
d
=
U
d
R
（2）
（2）
晶闸管的移相范围
p
w t
w t w t 0 0
0
i
2
u
d
i
d
b)
c)
d)
u ( i )
d d
a a
u
VT
1,4
当Ud=150V时，不计控制角余量，即按=0º计算
由Ud=0.9U2
U
2=Ud0.9=1500.9=166.7V 取U2
=180V
（3）
此时，把（3）式及Ud=150V代入（1）式可得， cosα1=0.85，即58.311，
然后取311。
又把（3）式及VUd100代入（1）式可得，23.0cos2，即4.762，
然后可取772。
所以控制角的移相范围是（77~31）。
（3）晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT为：
ARUIdd5.7
AIIddT75.321
AIIT26.6212
（4）输出电流有效值I和变压器二次电流有效值2I
2II
I2=U2R 12πsin2α+π−απ
可求得，当31时，2I有最大值，且为AI86.82
（5）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AIT27)3~2(
（6）变压器的参数：
变压器的容量为：VAVAIUS1620918022
变压器的变比为：218038021UUn
变压器的2次侧电压有效值为：VU1802
五.触发电路设计
图3中，T1为同步变压器，其作用是使副边供给触发电路电源原边主回路电源
为同一频率。副边经桥式整流和稳压管削波限幅后，得到梯形波电压uB作为触
发电源电压。
图3 完全可控的同步触发电路
电路各参数选择计算一般遵循下述几条原则：
① 同步电压 u，其值影响移相范围，一般取40～80v，取得高些移相范围
可大些，但要加大R 的阻值和功率，常取60v 。
② 稳压管 D7的稳压值UD7，它直接影响输出脉冲的幅值和单结晶体管的正
常工作。太低会造成脉冲幅值小，使晶闸管不能被触发，太高又受单结晶体管耐
压的限制，一般取12-24V ，大多取20V 。
③ R (R=R3+R4）的选择：为保证电路振荡， R 必须选择适当的值。 R 过
大，电容电压充不到单结晶体管峰点电压值而不能产生脉冲； R 过小，一旦单
结管导通、 R 提供的电流大于谷点电流，使电路停振。因此要维持电路振荡，
R 值必须满足下述不等式，即
UD7−UpIp>𝑅>UD7−U
v
I
v
式中 UD7——稳压管稳定电压值；
U
p、Ip
——单节管峰点电压、电流；
U
v、Iv
——单节管谷点电压、电流；
④电容C的大小与脉冲宽窄及R值有关，常用
C=
T
Rln
1
1−η
计算（T 为振荡周期）在一般工频电路中，也可直取 C =0 . 047～0 . 5μ F 。
⑤ 单结晶体管的选择：单结晶体管的分压比甲直接影响输出脉冲的幅值和
触发时间的准确性，一般η ＝0 . 4～0 . 8 ，常取η ＝0 . 6 。此外单结晶
体管两个基极间的阻值 rbb选大一些好，这样在未发脉冲时漏电流小， R1 上
压降小，防止由于R1 上漏压降大造成晶闸管误触发。⑥ R1的作用与选择：
脉冲电压由 R1输出。R1大小，将影响脉冲的幅值与宽度。其值太小不易使晶闸
管导通。太大，又会因漏电流产生的压降，造成晶闸管误导通。因此R1值一般取
50～100Ω。⑦ R2 的选择： R2为温度补偿电阻，一般取 200～600Ω 。
六．设计总结
通过学习《电力电子技术》这门课，我掌握了有关近现代的电力电子器件
的基本原理和功能。随着科技的不断发展，电力电子在我们日常生活中越来越重
要。
在这次的课程设计中，我对所学的电力电子知识有了更全面，更深刻的了
解和掌握。在这过程中我查阅了相关的资料，这增长了我的知识，开阔了视野，
动手设计是一种更有效地学习方法。
通过单相全控桥式整流电路的设计，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。
在老师的悉心指导和同学的帮助下，我顺利完成了这次课程设计。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！谢谢老师和同学的帮
助！
七．参考文献
[1].黄俊 王兆安 编《电力电子技术》 机械出版社
[2].王维平 《电力电子技术及应用》东南大学出版社2000年
[3].曾方主编、电力电子技术、西安电子科技大学出版社
[4].苏玉刚、陈渝光主编、电力电子技术、重庆大学出版社
