电力电子技术课程设计

单相半波可控整流电路设计

一.程序设计的目的：

1、充分了解单相半波可控整流电路的工作原理。

2、掌握电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想、单相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。

3、能够掌握电路图以及波形情况。

二．课程设计的主要内容

1、设计题目：单相半波可控整流电路的研究

2、设计步骤

⑴熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。确定总体设计方案

⑵掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。

⑶正确设计电路，画出线路图，分析电路原理

⑷明确设计任务，对所要设计的任务进行具体分析，充分了解统性

能、指标内容及要求，广泛收集相关技术资料。

3、设计方法

单相半波整流电路是电力电子电路的常用电路之一，它将交流电变成直流电。按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。

。

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在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应用于电工电子技术中。主要包括：⑴单相半波可控整流带电阻负载电路的设计⑵单相半波可控整流带电阻电感负载电路的设计

三． 设计方案的论证

1、熟悉实验装置的电路结构和主要元器件，检查实验装置输入和输出的线路连接是否正确，检查输入是否完好，以及控制电路和主电路的电源开关是否在“关”的位置。

电力电子电路的一种基本分析方法：通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路。器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑。 对单相半波电路的分析可基于上述方法进行： 当VT 处于断态时，相当于电路在VT 处断开，i d=0。

当VT 处于通态时，相当于VT 短路。

2．具有电阻性负载的单相半波可控整流电路

若用晶闸管T 替代单相半波整流电路中的二极管D ，就可以得到单

相半波可控整流电路的主电路，变压器T 起变换电压和电气隔离的作用， 如图所示。设图中变压器副边电压022sin U U t ω=，负载 R L 为电阻性负载。

现将这种可控整流电路的工作原理分析如下：

（1）工作原理

电路图

波形图

带电阻负载的单向半波可控整流电路及工作波形

若晶闸管的控制极上未加正向触发电压，那么根据晶闸管的导通条件，不论正弦交流电压

U是正半周还是负半周，晶闸管不会导通。这时，负载端

2

电压

U=0、负载电流0I=0，因而电源的全部电压都由晶闸管承受，即T U= 2U。

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设计（论文）说明书用纸 N O.

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当2U 由零进入正半周，设a 点电位高于b 点电位，晶闸管承受正向电压，如果在t ωα=时，在控制极加上适当的触发脉冲电压 ，晶闸管将会立即导通。电路中电流流向为a →T →L R →b 。晶闸管导通后，其管压降约1V 左右，若忽略此管压降，则电源电压全部加在负载L R 上，即0U = 2U ，这样负载电流ｉ0=U 0/R L 。此后，尽管触发电压随即消失，晶闸管仍然继续导通，直到电源电压2U 从正半周转入负半周过零的时候，晶闸管才自行关断。当2U 在负半周时，

因为晶闸管承受的是反向电压，所以即使控制极上加触发电压，无论如何晶闸管也不会导通。这时，负载电压、电流都为零，晶闸管承受2U 的全部电压。在以后各个周期，均重复上述过程。

从整流电路的工作波形图看，U 0 、i 0均是一个不完整的半波整流波形（阴影部分）。在晶闸管承受正向电压的半周内，加上触发脉冲电压，使晶闸管开始导通的相位角α称为控制角，而晶闸管从开始导通到关断所经历的电角度θ称为导通角，故θπα=-。显然，α的大小是由加上触发脉冲的时刻来控制的。改变α的大小称为移相。α的变化范围称为移相范围。因此，改变α就可以方便地获得可调节的整流电压和电流。比较上面2个波形图的可见，控制角α越小，则输出电压、电流的平均值越大。 （2）负载电压和电流

单相半波可控整流电路的负载电压和电流的平均值，可以用控

制角α为变量的函数来表示。由上图可知，负载电压0U 是正弦半波

电压的一部分，

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一个周期的平均值为 ：

020

12sin ()2U U td t π

ωωπ

=

⎰

=

22(1cos )2U απ

+

=21cos 0.45

2

U α

+ 而负载电流的平均值为 02

01cos 0.452

L L U U I R R α

+=

= 输入电压：单相交流220伏

输出功率：1KW 即2U =220V P=1KW 设α=060 求得 R L =5.5Ω

在单相半波可控整流电路中，触发脉冲的移相范围为0°～180°。当α=0.

θ=0180时，则晶闸管在正半周内全导通，输出电压平均值最高，其值为0U =0.452U ，当α=0180、θ=0 时，则晶闸管全关断，输出电压、电流都为

零。可见，输出电压的可控范围为0—0.452U 。通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式 （3）晶闸管的电压和电流

在单相半波可控整流电路中，晶闸管在工作时承受的最大反向电压和可

能承受的最大正向电压都等于交流电源电压v 2 的最大值（22U ），即

22M U U =

通过晶闸管的电流T I 、和流经负载的电流0I 相等，即 0T I I =