U为整流变压器二次电压有效值；α为晶闸管触发延迟角；θ为晶闸管导通角。注：1.
2
2. 阻感性负载时认为电感足够大可使整流输出电流平直。
U为整流变压器二次相电压有效值；α为晶闸管触发延迟角；θ为晶闸管导通角。注：1.
2
2. 阻感性负载时认为电感足够大可使整流输出电流平直。
三相桥式全控整流电路
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1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。 直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 整流电路分类： 单向、三相与多项整流电路； 还可分为半波、全波、桥式整流电路； 又可分为可控与不可控；当全部或部分整流元件为可控硅（晶闸管）时称可控整流电路 （一）不可控整流电路 1、单向二极管半波整流电路 半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低；因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 输出直流电压U=0.45U2 流过二极管平均电流I=U/RL=0.45U2/RL 二极管截止承受的最大反向电压是Um反=1.4U2 2、单向二极管全波整流电路 因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc＝0.9e2，比半波整流时大一倍） 另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。 输出直流电压U=0.9U2
流过二极管平均电流只是负载平均电流的一半,即流过负载的电流I=0.9U2/RL流过二极管电流I=0.45U2/RL 二极管截止时承受2.8U2的反向电压 因此选择二极管参数的依据与半波整流电路相比有所不同，由于交流正负两个半周均有电流流过负载，因此变压器的利用率比半波整流高。 二极管全波整流的另一种形式即桥式整流电路，是目前小功率整 流电路最常用的整流电路。 3、二极管全波整流的结论都适用于桥式整流电路，不同点仅是每个二 极管承受的反向电压比全波整流小了一半。 桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！ U=0.9U2 流过负载电流I=0.9U2/RL 流过二极管电流I=0.45U2/RL 二极管截止承受反向电压U=1.4U2 另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。 图5-7 示出了二极管并联的情况：两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半，三只二极管并联，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时"，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R 一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大，R应选得越小。
整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管得击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件得结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 整流电路分类： 单向、三相与多项整流电路； 还可分为半波、全波、桥式整流电路； 又可分为可控与不可控；当全部或部分整流元件为可控硅（晶闸管）时称可控整流电路 （一）不可控整流电路 1、单向二极管半波整流电路 半波整说就是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果得，电流利用率很低；因此常用在高电压、小电流得场合，而在一般无线电装置中很少采用。 输出直流电压U=0、45U2 流过二极管平均电流I=U/RL=0、45U2/RL 二极管截止承受得最大反向电压就是Um反=1、4U2 2、单向二极管全波整流电路 因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc＝0、9e2，比半波整流时大一倍） 另外，这种电路中，每只整流二极管承受得最大反向电压，就是变压器次级电压最大值得两倍，因此需用能承受较高电压得二极管。 输出直流电压U=0、9U2 流过二极管平均电流只就是负载平均电流得一半,即流过负载得
电流I=0、9U2/RL流过二极管电流I=0、45U2/RL 二极管截止时承受2、8U2得反向电压 因此选择二极管参数得依据与半波整流电路相比有所不同，由于交流正负两个半周均有电流流过负载，因此变压器得利用率比半波整流高。 二极管全波整流得另一种形式即桥式整流电路，就是目前小功率整 流电路最常用得整流电路。 3、二极管全波整流得结论都适用于桥式整流电路，不同点仅 就是每个二极管承受得反向电压比全波整流小了一半。 桥式电路中每只二极管承受得反向电压等于变压器次级电压得最大值，比全波整洗电路小一半！ U=0、9U2 流过负载电流I=0、9U2/RL 流过二极管电流I=0、45U2/RL 二极管截止承受反向电压U=1、4U2 另外，在高电压或大电流得情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤得整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。 图5-7 示出了二极管并联得情况：两只二极管并联、每只分担电路总电流得一半，三只二极管并联，每只分担电路总电流得三分之一。总之，有几只二极管并联，"流经每只二极管得电流就等于总电流得几分之一。但就是，在实际并联运用时"，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过得电流，会使有得
桥式整流电路图及工作原理介绍 桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 图1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图2所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。 在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 二极管整流电路原理与分析 半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。
当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。 二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。 电容输出的二极管半波整流电路仿真演示 通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下： （1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）半波整流电路的交流利用率为50%。 （3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出 时电压叠加）。 （3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。
桥式整流电路图及工作原理介绍之我见 桥式整流电路图及工作原理介绍之我见
桥式整流电路如图 1 所示，图（a）（b）（c）是桥式整流电路的三种不同 、 、 画法。由电源变压器、四只整流二极管 D1~4 和负载电阻 RL 组成。四只整流二 极管接成电桥形式，故称桥式整流。
图 1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图 2 所示。
在 u2 的正半周，D1、D3 导通，D2、D4 截止，电流由 TR 次级上端经 D1→ RL →D3 回到 TR 次级下端，在负载 RL 上得到一半波整流电压 在 u2 的负半周，D1、D3 截止，D2、D4 导通，电流由 Tr 次级的下端经 D2→ RL →D4 回到 Tr 次级上端，在负载 RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载 RL 上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波 整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器 件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图 Z 图 1（c）的形式。 桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反 压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此 缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。
二极管整流电路原理与分析
半波整流 二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。 当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压 vo=vi-vd。当输入电压处于交 流电压的负半周时，二极管截止，输出电压 vo=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所 示。
二极管半波整流电路 对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备， 半波整流输出的脉动电压就足够了。 但对于电 子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理 电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容， 在交流电压正半周时， 交流电源在通过二极管 向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。
图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益 分析： 当Ui>0时，分析各点电压正负关系可知D1截止，D2导通，R1，R2和A1构成了反向比例运算器，增益为-1，R4，R3，R5和A2构成了反向求和电路，通过R4的支路的增益为-1，通过R3支路的增益为-2，等效框图如下： 当Ui>0时，最终放大倍数为1，输入阻抗为R1||R4。 当Ui<0时，分析各点电压的正负关系可知，D1导通，D2截止，A1的作用导致R2左端电压钳位在0V ，A2的反馈导致R3右端电压钳位在0V ，所以R2、R3支路两端电位相等，无电流通过，R4，R5和A2构成反向比例运算器，增益为-1，输入阻抗仍为R1||R4。 因此，此电路的输出等于输入的绝对值。 此电路的优点：输入阻抗恒等于R1||R4，输入阻抗低，调节R5可调节此电路的增益大小，在R5上并联电容可实现滤波功能。 此电路适用低频电路，当频率大时，输出电压产生偏移，且输入电压接近0V 时，输出电压失真，二极管的选型也非常重要，需选导通压降大些的。输入信号小时，也会影响最终输出。
图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2 图2 四个二极管型 分析： 当Ui>0时，根据各点电压正负情况可知D1，D4导通，D2，D3截止，A1的作用导致R2左端电压钳位在0V，R3上无电流通过，所以无压降，Uo=Ui 当Ui<0时，根据各点电压正负情况可知D1，D4截止，D2、D3导通，A1为反向比例运算器，增益为-R2/R1，A2为电压跟随器，所以输出电压为Uo=-Ui。 此电路采用两个运放分别处理正电压和负电压的情况，所以R1和R2需配对，否则输入为负电压时电路增益不为1,。R3阻值不重要，但不能太小，否则输入为负电压时A1需向R3提供较大的电流，该电路的输入阻抗为R1。 当电压过零时，A1，A2的输出电压会发生突变，因此当频率较大时，会影响结果的输出，可选用高速型运放。
整流滤波的电路设计实验 一、实验目的：1、研究半波整流电路，全波整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值 4、进一步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器：示波器，6v交流电源，面包板，电容（470uF、10uF）电阻（200Ω,100Ω,50Ω,25Ω），导线若干。 三、实验原理： 1、实验思路 利用二极管正向导通反向截至的特性，与RC电路的特性，通过二极管、电阻与电容的串并联设计出各种整流电路和滤波电路进行研究。 2、半波整流电路 变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。 2.1单相半波整流 只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载的电路称为单相半波整流电路。 原理：如图4.1，利用二极管的单向导电性，在输入电压Ui为正的半个周期内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载RL上得到半个周期的直流脉动电压和电流；而在Ui为负的半个周期内，二极管反向偏置，处于关断状态，电流基本上等于零。由于二极管的单向导电作用，将输入的交流电压变换成为负载RL两端的单向脉动电压，达到整流目的，其波形如图4.2。 3、全波桥式整流 前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。为了提高整流效率，使交流电的正负半周信号都被利用，则应采用全波整流，现以全波桥式整流为例，其电路和相应的波形如图6.2.1-3所示。
若输入交流电仍为 t U t u P i ωsin )(= （8） 则经桥式整流后的输出电压u 0(t)为（一个周期） t U u t U u P P ωωsin sin 00-== π ωππ ω20≤≤≤≤t t （9） 其相应直流平均值为 ?≈==T P P U U dt t u T u 000637.02 )(1π （10） 由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均电压比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻时）。 （1） 滤波电路 经过整流后的电压（电流）仍然是有“脉动”的直流电，为了减少被波动，通常要加滤波器，常用的滤波电路有电容、电感滤波等。现介绍最简单的滤波电路。 电容滤波电路 电容滤波器是利用电容充电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电。我们已经知道电容器的充、放电原理。图6.2.1-4所示为电容滤波器在带负载电阻后的工作情况。设在t 0时刻接通电源，整流元件的正向电阻很小，可略去不计，在t=t 1时，U C 达到峰值为i U 2。此后U i 以正弦规律下降直到t 2时刻，二极管D 不再导电，电容开始放电，U C 缓慢下降，一直到下一个周期。电压U i 上升到和U C 相等时，即t 3以后，二极管D 又开始导通，电容充电，直到t 4。在这以后，二极管D 又截止，U C 又按上述规律下降，如此周而复始，形成了周期性的电容器充电放电过程。在这个过程中，二极管D 并不是在整个半周内都导通的，从图上可以看到二极管D 只在t 3到t 4段内导通并向电容器充电。由于电容器的电压不能突变，故在这一小段时间内，它可以被看成是一个反电动势（类似蓄电池）。 由电容两端的电压不能突变的特点，达到输出波形趋于平滑的目的。经滤波后的输出波形如图6.2.1-5所示。
电力电子技术课程重点知识点 总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
1.解释GTO、GTR、电力MOSFET、BJT、IGBT，以及这些元件的应用范围、基本特性。 2.解释什么是整流、什么是逆变。 3.解释PN结的特性，以及正向偏置、反向偏置时会有什么样的电流通过。 4.肖特基二极管的结构，和普通二极管有什么不同 5.画出单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相整流电路、单相桥式半控整流电路电路图。 6.如何选配二极管（选用二极管时考虑的电压电流裕量） 7.单相半波可控整流的输出电压计算（P44） 8.可控整流和不可控整流电路的区别在哪 9.当负载串联电感线圈时输出电压有什么变化 （P45） 10.单相桥式全控整流电路中，元件承受的最大正向电压和反向电压。 11.保证电流连续所需电感量计算。 12.单相全波可控整流电路中元件承受的最大正向、反向电压（思考题，书上没答案，自己试着算）13.什么是自然换相点，为什么会有自然换相点。
14.会画三相桥式全控整流电路电路图，波形图 （P56、57、P58、P59、P60，对比着记忆），以及这些管子的导通顺序。 15.三相桥式全控整流输出电压、电流计算。 16.为什么会有换相重叠角换相压降和换相重叠角计算。 17.什么是无源逆变什么是有源逆变 18.逆变产生的条件。 19.逆变失败原因、最小逆变角如何确定公式。 做题：P95：1 3 5 13 16 17，重点会做 27 28，非常重要。 20.四种换流方式，实现的原理。 21.电压型、电流型逆变电路有什么区别这两个图要会画。 22.单相全桥逆变电路的电压计算。P102 23.会画buck、boost电路，以及这两种电路的输出电压计算。 24.这两种电路的电压、电流连续性有什么特点 做题，P138 2 3题，非常重要。 25.什么是PWM,SPWM。 26.什么是同步调制什么是异步调制什么是载波比，如何计算
2 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电， L ＝20mH ， U 2＝ 100V ，求当 α＝0 和 60 时的 负载电流 I d ，并画出 u d 与 i d 波形。 解： α＝0 时，在电源电压 u 2 的正半周期晶闸管导通时，负载电感 导通时刻，负载电流为零。在电源电压 u 2 的负半周期，负载电感 导通。因此，在电源电压 u 2 的一个周期里，以下方程均成立： L di d 2U 2 sin t dt 2 考虑到初始条件：当 t ＝0时 i d ＝0可解方程得： 2U 2 i d (1 cos t) L 1 2 2U 2 2 (1 cos t)d( t) L 2U 2 =2 u d 与 i d 的波形如下图： 量在 u 2负半周期 180 ~300 期间释放，因此在 u 2 一个周期中 60 ~300 期间以下微分方程成 立： L d d i t d 2U 2 sin t 其平均值为 此时 u d 与 i d 的波形如下图： α ＝ 60 ° 时， L 储能， 电感 L 储藏的能 L 储能，在晶闸管开始 L 释放能量，晶闸管继续 I d 考虑初始条件：当 t ＝ 60 时 i d ＝ 0 可解方程得： i d 2U 2 L 1 ( cos t) I d 5 2U 2 1 33 2U L 2 (12 cos t)d( t) = 2U 2 2L =11.25(A)
2．图2-9 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为2 2U2 ；②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ①以晶闸管VT 2为例。当VT 1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT 2承受的最大电压为2 2U2 。 ②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角相同时，对于电阻负载：（0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（α~π）期间，单相全波电路中VT 1导通，单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通，输出电压均与电源电压u2相等；（π~π＋α）期间，均无 晶闸管导通，输出电压为0；（π＋α~ 2π）期间，单相全波电路中VT 2 导通，单相全控桥电路中VT 2、VT 3导通，输出电压等于u2。 对于电感负载：（α~ π＋α）期间，单相全波电路中VT 1 导通，单相全控桥电路中VT 1、VT 4导通，输出电压均与电源电压u2相等；（π＋α~ 2π＋α）期间，单相全波电路中VT 2 导通，单相全控桥电路中VT 2、VT 3 导通，输出波形等于u2。 可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。 3．单相桥式全控整流电路，U 2＝100V ，负载中R＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i 2的波形； ②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：① u d、i d、和i2 的波形如下图：
电力电子技术实验报告 实验名称：单相桥式全控整流电路_______ 班级：自动化_________________ 组别：第组___________________ 分工： 金华职业技术学院信息工程学院 年月日 目录
一．单项全控整流电路电阻负载工作分析..................................................- 1 - 1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 1 - 2.建模…………….............................................................................................- 3 - 3.仿真结果与分析.......................................................................................- 5 - 4.小结…………….............................................................................................- 5 - 二．单项全控整流电路组感负载工作分析..................................................- 6 - 1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 6 - 2.建模……………..............................................................................................- 8 - 3.仿真结果与分析......................................................................................- 10- 4.小结…………….............................................................................................- 10 - 三．单项全控整流电路带反电动势阻感负载工作分析...............................- 11 - 1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 11 - 2.建模……………..............................................................................................- 13 - 3.仿真结果与分析........................................................................................- 15 - 4.小结……………..............................................................................................- 15 - 四．总结…………….............................................................................................- 16 - 图索引
整流知识整理 一.单相可控整流 1.单相半波整流 电阻负载 直流输出电压如下 U d=0.45U21+cosα 2 其中U2是交流侧的电压有效值，α是晶闸管的导通角。α=0时整流输出电压平均值最大，为0.45U2。移相范围是0-180°。 阻感负载 电路示意图如下 直流侧的输出电压如下 U d=0.45U21+cosα 2
流过晶闸管的电流平均值和有效值分别是 I dVT=π?α2π I d I VT= 1 2π I d2 π dωt= π?α 2π I d 续流二极管的电流平均值和有效值分别是 I dVT R = π+α I d I VT R = 1 2π I d2 π+α π dωt= π+α 2π I d 移相范围是0-180°，晶闸管承受的最大正反压是电压u2的峰值2U2。续流二极管承受的电压为-u d,其最大的反压是2U2。 总结：单相半波可控整流电路的特点简单，但是输出脉动大，变压器二次侧电流中含有直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了设备的容量，所以实际中很少应用此种电路。 2.单相桥式全控整流电路 电阻负载 整流电压平均值为 U d= 0.9U2 1+cosα 当α=0时，U d= 0.9U2，α的移相范围是0-180°。向负载输出的直流电流平均值是
I d= 0.9U2 R 1+cosα 2 晶闸管轮流导通，但是流过晶闸管的电平平均值只有输出直流电流平均值的一般，即 I dVT= 0.45U2 R 1+cosα 2 为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热问题，为此需计算电流的有效值。流过晶闸管的电流有效值为 I VT=1 ( 2U2 sinωt)2 π α dωt= U 2R 1 sin2α+ π?α 变压器的二次电流有效值I2与直流输出电流I相等。 I2=I=1 π ( 2U2 R sinωt)2 π α dωt= U2 R 1 2π sin2α+ π?α 2π 由上式可见，I VT= 2 ，如果不考虑变压器损耗，那么变压器的容量为S=U2I2。 阻感负载 直流电压的平均值为
整流电路类型 主电路接线方 式 a=0°时，直 流输出电压平 均值U0 最大 移相范围晶 闸管导通角e 晶闸管最大正 向电压电 阻 性负载晶闸管最大 反向电压 整流管最大 反向电压 晶闸管电流 平均值 表常用单相可控整流电路及其参数(工作于整流状态) 单相半波可 控整流 R( TR U]l 0.45 U2 180 单相全控桥式 整流电路 单相半控桥式整 流电路 单相半控桥式 整流电路 单相半控桥式整 流电路 U2 :d VT 3 I T' VD R : R d U d U 2 VD R U d VT i 叱VD tl VD T 1 I D 1 U d U 2 VD—VD|r — VT ■ II -VD5 :VT 4 T3 VD1 b .1 I D 2 R d L R d U d VT2 2氐 ]VD2；? i T 2 - i D 2 VD二VD 4 「 0.9 U2 0.9 U2 0.9 U2 0.9 U2 180 180 180 180 180180180°—a180°—a 2U2 2( 180) 2U 2
整流电路类型三相半波可控整 流 三相全控桥式整流 电路 三相半控桥式整流 电路 带平衡电抗器的双 反星形整流电路 主电路接线方式VT1 VT3 VT5 d 1 i d VT1 VT3 VT5 d i id ll 宙 u d w 一v ud ■w idtii n1 u u} u I v L P2 u d iu l' u d2 I R d VT4 VT6 VT2 d 2VD4 VD6 VD2 d 2 VT1 VT3 VT5 厂 d1 n2 u u' u' v' V卩VT6 VT d a =0 °时，直流输出电压 平均值U d0 1.17U2 2.34 U2 2.34 U2 1.17U2 a =0电阻性0°W 时，负载和W 301.17 L2cos a 2.34 U2cos a 1 cos 2.34U 2 2 1.17 U2C0S a (0°< a W60°) 直流输出电压（a半0° ）0.225 U2(1+co S a ) 0.45 U( 1+co s a 0.9 U2co s a 0.45 U2(1+cos a ) 0.45 U2(1+cos a ) 0.45 U2(1+cos a) a =0 。时，变压器功 率初级 2.22 P d 1.11 P d 1.11 R 1.11 F d 1.11 F d 次级 3.14 P d 1.11 P d 1.11 F d 1.11 F d 1.11 F d 最低电压脉动 频率 f 2 f 2 f 2 f 2 f 表常用三相可控整流电路及其参数（工作于整流状态） u u u v u W R VT i VT 2 VT T uu u w u
整流电路总结 整流电路是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。它可以从各个角度进行分类，主要的分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可以分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数可分为单相电路和多相电路，其中多相电路在实际应用中又以三相电路居多。 1 单相整流与三相整流区别及其应用 单相整流与三相整流区别如下表1。 表1 单相整流与三相整流区别 由上表可知，单相整流交流输入相数为，三相整流交流输入相数为3；单相整流输出电压波形幅度大，三相整流输出电压波形幅度小。 单相整流主要应用于小功率场合，三相整流应用于大功率场合。例如某用电设备一相电流为60A，电线要用10平方（毫米）以上，分开三相则每相为20A，电线用4平方就可以了。 2半波、全波和桥式整流各自的特点和区别 以单相整流电路为例。单相半波整流电路有如下特点： ①电路简单，使用器件少； ②无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，最大为0.45U2； ③整流电压脉动大； ④变压器利用率低。 单相全波整流电路有如下特点： ①使用的整流器件比半波整流时多一倍，变压器带中心抽头； ②无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，最大为0.9U2； ③整流电压脉动较小，比半波整流小一倍； ④变压器利用率比半波整流高； ⑤整流器件所受的反向电压较高。
三相桥式整流电路又如下特点： ①使用的整流器件比全波多一倍 ②无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，最大为2.34U2； ③整流电压脉动与全波整流相同； ④每个整流器件所受到的反向电压为电源电压峰值； ⑤变压器利用率较全波整流高。 上述三种电路中，由于单相半波整流电路中变压器二次侧存在直流分量，会造成变压器贴心直流磁化，影响变压器的正常工作。在其余两种整流电路上不存在直流磁化现象。 从图1典型的磁化曲线上可以看出：当磁场的强度增加时，磁芯被磁化的程度是随着增加的，但当接着减小磁场强度时，磁化的程度并不从上升时的曲线关系返回，而是当磁场强度降到0时还有剩磁。这叫磁滞现象，必须用反向施加磁场的方法才能使磁化恢复到0. 图1 基本磁化曲线 当磁场强度很大时磁化的程度不再随着磁场强度的增高而增高可，这叫做磁饱和现象。 一个铁芯，当有磁饱和发生时它就不随外加磁场的变化而变化了，这时缠绕在它周围的线圈也就失去了电感的性质，从而表现出0电感现象，如果此时线圈两端加有某个大小的电压，因为没有了电感，也就没有了感抗，即0感抗，于是流过它的电流就急剧增大，几乎呈短路状态。这就是磁饱和会导致电路事故的原因。 但此事故只发生在直流磁化时，因为若是交流，被磁化的铁芯还有返回的周期，由于交流电是有方向及大小的变化的，所以中途会存在不饱和的时段，因此
整流桥电路的设计 一、输入整流桥的选择 1、整流桥的导通时间与选通特性 50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1，再通过输入滤波电容得到直流高压U1。在理想情况下，整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°～180°)，但由于滤波电容器C的作用，仅在接近交流峰值电压处的很短时间内，才有输入电流流经过整流桥对C充电。50Hz交流电的半周期为10ms，整流桥的导通时间tC≈3ms，其导通角仅为54°(导通范围是36°～90°)。因此，整流桥实际通过的是窄脉冲电流。桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示，整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。 最后总结几点： (1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30％。 (2)整流二极管的一次导通过程，可视为一个“选通脉冲”，其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。 (3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声，有时用两只普通硅整流管(例如1N4007)与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥，FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。 2.整流桥的参数选择 隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥，亦可直接选用成品整流桥，完成桥式整流。全波桥式整流器简称硅整流桥，它是将四只硅整流管接成桥路形式，再用塑料封装而成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点，可广泛用于开关电源的整流电路。硅整流桥有4个引出端，其中交流输入端、直流输出端各两个。 硅整流桥的最大整流电流平均值分0．5～40A等多种规格，最高反向工作电压有50～1000V等多种规格。小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上，大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定，并且需安装合适的散热器。
下面是[电力电子技术中的整流电路]的电路图 一、电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，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。 在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的章节，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。 二、电力电子技术课程中的整流电路 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。 根据学生学习接受知识的规律，将知识点完整、准确、简明的表述出来、将原理知识尽可能简单化、通俗化、直观化，笔者在教学中进行了探讨和研究，依照整流电路三种形式的电路特性，负载形式，将主要的参数计算及主要特点分别制作成单相整流电路归纳表（见表1）和三相整流电路归纳表（见表2）。
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