单相全控整流设计(杨力)

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单项全控整流课程设计

单项全控整流课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单项全控整流电路的基本原理，理解晶闸管的工作特性及其在电路中的应用。

2. 使学生能够分析并解释单项全控整流电路的输出特性，包括电压、电流波形及平均值计算。

3. 引导学生理解单项全控整流电路中各个参数对整流效果的影响，并能进行简单的电路计算。

技能目标：1. 培养学生能够正确绘制单项全控整流电路图，并识别电路中的关键元件。

2. 提升学生运用实验仪器进行单项全控整流电路搭建与调试的能力，能够分析实验数据，解决实际问题。

3. 培养学生通过小组合作，进行电路分析与讨论的能力，提高问题解决和团队协作技巧。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的学习兴趣，培养其探究精神和创新意识。

2. 增强学生对电路实验的严谨态度，培养良好的实验操作规范和安全意识。

3. 通过学习单项全控整流技术，引导学生认识到电子技术在生活和工业中的应用，提高社会责任感和科技强国意识。

课程性质分析：本课程属于电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合，强调知识的实用性和技能的操作性。

学生特点分析：考虑到学生年级特点，已具有一定的物理基础和电路知识，但单项全控整流电路的理解和应用还需引导和深化。

教学要求：教学过程中应注重理论与实践的结合，通过实例分析、实验操作和小组讨论等多种教学方法，提高学生的理解和应用能力。

同时，注重培养学生的安全意识和科学态度。

二、教学内容1. 理论教学：a. 单项全控整流电路的基本原理及晶闸管工作特性。

b. 单项全控整流电路的输出特性分析，包括电压、电流波形及平均值计算。

c. 单项全控整流电路中各个参数对整流效果的影响及电路计算。

2. 实践教学：a. 单项全控整流电路图的绘制与识别。

b. 实验仪器的使用，单项全控整流电路的搭建与调试。

c. 实验数据分析及问题解决。

3. 教学大纲安排：第一课时：单项全控整流电路基本原理及晶闸管工作特性。

第二课时：单项全控整流电路的输出特性分析。

单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)解读

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。

单相桥式全控整流电路课程设计_2

单相桥式全控整流电路的设计摘要：本文以单相桥式全控整流电路为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理，并且应用了matlab/simulink对其进行了仿真设计，并且实现了仿真设计，而且对仿真结果进行了分析。

关键词：单相桥式全控整流电路 simulink 仿真设计波形1原理方框图系统原理方框图如1-1所示：2主电路的设计主电路原理图如下图1-2所示：主电路原理说明在电源电压u2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在触发角α处给VT1、VT4加触发脉冲，VT1、VT4导通，电流从电源a 端经VT1、负载、VT4流回电源b 端。

当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。

在电源电压u2负半周期间，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3， VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经过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。

该电路的移向范围是0―π。

另外，由于该整流电路带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都能开通晶闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值大于E 的时候去触发。

提前触发的话，晶闸管会在E 的作用下承受反向电压，无法导通。

3.元器件的选取（1）晶闸管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。

在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。

晶闸管的额定电压 {}RRM DRM Tn U U U ,m in =U Tn =（2～3）U TM （2-7） U TM :工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 ②额定电流I T(A V)I T(AV) 又称为额定通态平均电流。

其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。

单相全波可控整流电路仿真设计

单相全波可控整流电路仿真设计首先，我们需要了解单相全波可控整流电路的基本结构和原理。

单相全波可控整流电路由主变压器、整流电路和滤波电路组成。

主变压器将外部交流电源的电压变换为适合整流电路工作的电压，整流电路将交流电转换成直流电，滤波电路用于平滑输出的直流电。

在Multisim中，我们可以利用模拟电源来模拟交流电源，该电源具有可调的频率和电压。

首先，在Multisim中选择一个恰当的电源模块，设置其频率为50Hz，电压为220V。

将该电源与单相全波可控整流电路的输入端相连。

在整流电路部分，我们采用双向可控硅器件（thyristor）作为开关元件。

在Multisim中，选择恰当的双向可控硅器件模块，设置其相关参数（如触发角等）。

将相应的双向可控硅器件添加到Multisim的工作区域，并将其与交流电源相连。

在滤波电路部分，我们可以采用电容滤波来平滑输出的直流电。

在Multisim中，选择恰当的电容模块，将其添加到双向可控硅器件的输出端，并与负载相连。

完成上述连接后，我们需要对整个电路进行仿真。

在Multisim中，点击“运行”按钮，通过模拟电路中的双向可控硅器件的触发角来控制整流电路的开关状态，从而实现交流电转换成直流电的功能。

同时，可以通过添加示波器测量电路中不同节点的电压和电流，并根据实际情况进行参数调整，以获得理想的电路效果。

在进行仿真过程中，我们还可以通过Multisim的仿真分析工具，对电路进行性能评估。

例如，可以使用电流表、电压表等工具实时监测电路的工作状态，同时进行电流和电压波形分析，以评估电路的稳定性和效率。

综上所述，单相全波可控整流电路的仿真设计包括电源模拟、添加双向可控硅器件、连接滤波电路以及进行仿真分析等步骤。

通过Multisim等仿真工具，我们可以直观地观察电路的工作状态，并对其进行优化和改进。

希望本文对你的学习和实践有所帮助。

单相桥式全控整流电路课程设计.doc

目录1 引言 (1)2 主要任务 (1)2.1工作原理 (1)2.1.1单相桥式全控整流电路带在阻感负载时的电路及其波形 (1)2.1.2单相桥式全控整流电路带在阻感负载时的工作原理 (2)2.2整流电路的参数计算 (2)2.3触发电路的设计 (4)3 电路仿真 (4)3.1MATLAB软件介绍 (4)3.2仿真图 (5)4.仿真结果及分析 (7)4.1仿真结果 (7)4.2仿真结果分析 (7)5 总结 (7)参考文献 (8)致谢 (9)1 引言整流电路（Rectifier）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。

整流电路的分类（1）按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。

（2）按电路结构可分为桥式电路和零式电路。

（3）按交流输入相数分为单相电路和多相电路。

（4）按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。

交流-直流变流器又称整流器、AC-DC变流器，其作用是将交流电转变为直流电，一般也称整流，并且在整流的同时还对直流电压电流进行调节，以符合用电设备的要求。

整流电路的仿真可以用powersys模型库中的二极管和晶闸管等模块来构建，对三相整流电路模型库中有6-pulsediode bridge、 6-pulse thyristorbridge、 universalbridge 等模块可以调用，使用这些模块可以使仿真更方便。

复杂的大功率多相整流器可以在三相桥的基础上构建。

2.主要任务2.1工作原理2.1.1单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路（如图1）及其波形（如图2）图1 单相桥式全控整流电路带阻感负载时电路图图2 单相桥式全控整流电路阻感负载时的波形图2.1.2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路工作原理在电源电压u 2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在ωt=α时触发，VT1、VT4导通，电流经VT1、负载、VT4和T 二次侧形成回路，但由于大电感的存在，u 2过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT4继续导通，直到VT2、VT3被触发导通时，VT1、VT4承受反相电压而截止。

单相桥式全控整流电路的设计..

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-90c；5 输出功率：500W1.2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a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，会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况，这使U d成为正弦半波，即半周期为正弦，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。

弱点是：输出电压脉冲大，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。

而单相全控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。

论文单相桥式全控整流电路的设计

单相桥式全控整流电路的设计摘要电力电子学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。

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。

关键词：单相，桥式，全控目录摘要 (1)1. 工作原理 (1)1.1 IGBT的简介 (1)1.1.1 IGBT的概述 (1)1.1.2 IGBT的基本特性 (1)1.1.3 IGBT的参数特点 (2)1.2 单相桥式全控整流电路的基本原理 (3)1.2.1 电路组成 (3)1.2.2 工作原理 (3)2. 电路总体设计 (5)2.1 总电路图 (5)2.2 确定各器件参数 (5)2.2.1 参数关系 (5)2.2.2 参数的计算 (6)2.3 晶闸管的选择 (7)3. 触发电路的设计 (7)4. 工作过程及参数设定 (8)4.1工作过程 (9)4.2 参数设定和仿真图 (9)4.2.1 触发角为060 (9)4.2.2 触发角为090 (11)5. 心得体会 (13)参考文献 (14)1.工作原理1.1 IGBT的简介1.1.1 IGBT的概述IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型功率管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

单相全波整流电路的设计电力电子

单相全波整流电路的设计之杨若古兰创作摘要随着科学技术的日益发展,人们对电路的请求也愈来愈高,因为在生产实际中须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、功能波动,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次要方法,得到了广泛利用.但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量响应增大，是以功率身分很低.把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就构成了PWM整流电路.通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率身分近似为1.这类整流电路称为高功率身分整流器，它具有广泛的利用前景.电力电子器件是电力电子技术发展的基础.恰是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学平分离出来，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型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术利用和覆盖的领域和范围.电力电子技术的利用领域曾经深入到国民经济的各个部分，包含钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输和人们的日常生活.功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见.关键词：电力电子，整流电路目录1设计任务3错误!未定义书签。

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1.3 设计请求42 设计内容42.1 基来源根基理介绍4错误!未定义书签。

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2.3.1 触发电路62.3.2 构成与脉冲放大环节82.3.2 锯齿波构成与脉冲移相环节8错误!未定义书签。

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3参数设定113.1180°调压113.2 移相调压124 参数计算错误!未定义书签。

4.1 计算公式错误!未定义书签。

4.2 参数选择：13错误!未定义书签。

5仿真13错误!未定义书签。

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6波形分析13心得体会14参考文献141设计任务电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论常识的深化和提高.是以，请求同学能综合利用所学常识，设计出具有电压可调功能的直流电源零碎，能够较全面的巩固和利用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌控整流电路分析的基本方法.培养先生独立思考、独立收集材料、独立设计的能力；培营养析、总结及撰写技术陈述的能力.在充分理解单相全波整流电路工作道理的基础上，设计出单相全波整流电路带电阻负载、阻感负载时的电路道理图，使用PSIM软件对所设计的电路带分歧负载的情况下晶闸管取三个分歧的触发角（请求α＞90°，=90°和＜90°各取一个角度）进行仿真，分别获得Ud、Id、UVT、IVT、I2波形，并对所给出的角度计算上述数值.1.3 设计请求1）设计出合理的整流电路图.2）选择分歧触发角度，仿真出波形并作计算.3）给出具体的仿真过程描述和具体的计算步调和过程.2 设计内容2.1 基来源根基理介绍单相全波整流电路如图2-1所示，图中Tr为电源变压器，它的感化是将交流电网电压V1酿成整流电路请求的交流电压，Rl 是请求的直流供电的负载电阻.图2-1 道理图单相全波整流电路的工作道理可分析如下.为简单起见，晶闸管用理想模型来处理，即正导游通电阻为零，反向电阻为无量大.在v2的正半周，电流从电压器副边线圈的上端流出，只能经过VT1流向Rl，在负载上发生一个极性为上正下负的输出电压.在v1的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过VT2流向Rl，电流流过Rl时发生的电压极性仍是上正下负，与正半周时不异.图2-2工作波形根据上述分析，可得单相全波整流电路的工作波形如图2-2所示.由图可见，通过负载Rl的电流il和电压vl的波形都是单方向的全波脉动波形.1）单相全波整流电路中的变压器的二次绕组带中间抽头，结构较复杂.绕组及铁心对铜、铁等材料的耗费比单项全控桥多，在有色金属资本无限的情况下，这是晦气的.2）单相全波整流电路中只用两个晶闸管，比单项全控桥式可控整流电路少两个，响应的，晶闸管的门极驱动电路也少两个，但是在单相全波整流电路中，晶闸管承受的最大电压使单相全控桥式整流电路的两倍.3）单相全波整流电路中，导电回路只含一个晶闸管，比单项桥式少一个，因此也少了一次管压降.从上述2）、3）考虑，同时其纹波电压较小，因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效力较高，所以单相全波整流电路适宜于在地输出电压的场合.主电路如图2-3所示：图2-3 主电路图2.3.1 触发电路晶闸管最次要的特性是可控的正导游通特性.当晶闸管的阳极加上正向电压后,还必须在门极与阴极之间加上一个具有必定功率的正向触发电压才干打通, 这一正向触发电压的导通是由触发电路提供的,根据具体情况这个电压可所以交流、直流或脉冲电压.因为晶闸管被触发导通当前，门极的触发电压即失去控建造用，所觉得了减少门极的触发功率，经经常使用脉冲触发.触发脉冲的宽度要能保持到晶闸管完整导通后才干撤掉，晶闸管对触发脉冲的幅值请求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提出的数据，但也不克不及太大，以防止损坏其控制极，在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有益于晶闸管的同时触发导通.为了包管晶闸管电路能正常，可靠的工作，触发电路必须满足以下请求：触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管请求的数值，并留有必定的裕量.由闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性很大，所以规定晶闸管元件的门极阻值在某高阻和低阻之间，才可能算是合格的产品.晶闸管器件出厂时，所标注的门极触发电流Igt、门极触发电压U是指该型号的所有合格器件都能被触发导通的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处以触发脉冲应必定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡.因为晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通须要必定的时间.只要当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的掣住电流以上时，晶闸管才干导通，所以触发旌旗灯号应有足够的宽度才干包管被触发的晶闸管可靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，普通为0.5~1MS，相当于50HZ、18度电度角.为了可靠地、快速地触发大功率晶闸管，经常在触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲.触发脉冲的相位应能在规定范围内挪动.例如单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，请求触发脉冲的移项范围是0度~180度，带大电感负载时，请求移项范围是0度~90度；三相半波可控整流电路电阻性负载时，请求移项范围是0度~90度.同步电压：来自同步电源(同步电源变压器)，经锯齿波构成电路，得到与电源同步的锯齿波电压.缺少同步电压则不克不及构成锯齿波电压，将无触发脉冲；锯齿波电压：锯齿波电压与控制电压，偏移电压叠加，在其交叉点构成触发脉冲；没有锯齿波电压，也将无触发脉冲；控制电压：工作时，控制其大小，实此刻须要的范围内移相；偏移电压：与控制电压叠加，以确定控制电压为零时，触发脉冲的初始位相位.如果缺少偏移电压，或偏移电压不当，将不克不及在须要的范围内移相.触发脉冲与主电路电源必须同步.为了使晶闸管在每一个周期都以不异的控制角a被触发导通，触发脉冲必须与电源同步，两者的频率应当不异，而且要有固定的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发.触发电路同时受控于电压uc与同步电压us控制.晶闸管的触发条件：（1）晶闸管承受反向电压时，不管门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；（2）晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管都才干导通；（3）晶闸管一旦导通门极旧失去控建造用；（4）要使晶闸管关断，只能使其电流小到零一下晶闸管的分类：晶闸管分为快速晶闸管，逆导晶闸管，双向晶闸管，光控晶闸管，门极可关断晶闸管（GTO），电力晶闸管（GTR），功率场效应晶闸管（MOSFET），绝缘珊双极晶闸管（IGBT），MOS控制晶闸管，集成门极换向晶闸管.静电感应晶体管.2.3.2 构成与脉冲放大环节脉冲的构成环节由晶闸管V4、V5构成，V7、V8构成脉冲功率放大环节.控制、电压uct和负偏移相电压up分别经过电阻R6、R7、R8并联接入V4基极.在分析该环节时，暂不考虑锯齿波电压ue3和负偏电压up对电路的影响.对控制电压uct=0时，V4截止，+15V电源通过电阻R11供给V5一个足够大的基极电流，使V5饱和导通，V5的集电极电压接近-15V，所以V7、V8截止，无脉冲输出，同时，+15V电源经R9和饱和晶体管V5及-15V电源对电容C3进行充电，充电结束后，电容两端电压为30V，其左端为+15V右端为-15V.调节电压uct，当uct³0.7V时，V4由截止变成饱和导通，其集电极A 端ua由+15V敏捷降低至1V摆布，因为电容C3上的电压不克不及突变，C3 右端的电压也开始的-15V降低至-30V，V5的基射结因为受到反偏而立即截止，其集电极电压uc5由开始的-15V摆布敏捷上升，当uc5>2.1时，V7、V8导通，脉冲变压器一次侧流过电流，其二次侧有触发脉冲输出.同时，电容C3反向充电使V5的基极电压ub5由-30V开始上升，当ub5>-15V，V5又从头导通，uc5又酿成-15V，使V7、V8又截止，输出脉冲结束.可见，V4导通的瞬间决定了脉冲发出的时刻，到V5截止时间即是脉冲的宽度，而V5截止时间的是非反向充电时间常数R11C3决定的.2.3.2 锯齿波构成与脉冲移相环节该环节次要由V1、V2、V3、C2、VS等元器件构成，锯齿波是由恒流源电流对C2充电构成的.在图中，VS、RP2、R3、V1构成了一个恒流源电路，恒流源电流Ic1对电容C2进行充电，电容C2两端的电压uc2为uc2=可见，uc2是随时间现性变更的，其充电斜率为.当V2导通时，因为电阻R4的阻值很少，所以，电容C2经R4及V2敏捷放电，当V2周期性的关断与导通时，电容C2两端就得到了线性很好的锯齿波电压，要想改变锯齿波的斜率，只需改变充电电流的大小，即只需改变RP2的阻值即可.该锯齿波电压经过由V3管构成射极跟随器后，ue3是一个与远波形不异的锯齿波电压.Ue3、up、uct三个旌旗灯号通过电阻R6、R7、R8的综合感化成为ub4，它控制V4的导通与关断.这里采取电工学课程中的叠加道理，在考虑一个旌旗灯号在b4点的感化时，可以将另外两个旌旗灯号接地，而三个旌旗灯号在b4点感化综合电压ub4才是控制V4的真正旌旗灯号.当uct=0时，V4的基极电压的ub4的波形有ue3+up决定，控制偏移电压up的大小.使锯齿波向下挪动.当uct 从0添加时，V4的基极电位ub4的波形就由ue3+uct+up决定，即当ub4>0.7V时的时刻，即V4由截止转为导通的时刻，也就是该时刻电路输出脉冲.如果把偏移电压up调整到某特定值而固定时，调节控制电压uct就能改变ub4波形上升到0.7V的时间，也就是说，改变控制电压uct就可以改变挪动脉冲电压的相位，从而达到脉冲移相的目的.电路中设置负偏移电压up的目的是为了确定初始脉冲相位.通过三相桥式整流及逆变电路的分析可知：当负载大电感连续时，三相桥式整流电路的脉冲初始相位在控制角a=90º的地位，对于可逆零碎，电路须要在整流与逆变两种工作形态，这时候须要脉冲的移相范围约为180º，考虑锯齿波电压波形两端的非线性，是以请求锯齿波底宽为240º，此时使脉冲初始地位调整到锯齿波的中点地位，对应主电路a=90º地位.典型全控型器件的驱动电路GTO是电流驱动型器件.它的导通控制与普通晶闸管类似，但对触发前沿的幅值和陡度请求较高，且普通须要在全部导通期间施加正向门极电流.要使GTO关断则需施加反向门极电流，对其幅值和陡度的请求则更高，幅值需达到阳极电流的1/3摆布，陡度需达50A/ms，其中强负脉冲宽度约30ms，负脉冲总宽度100ms，关断后还需在门极-阴极间施加约5V 的负偏压，以提高器件的抗干扰能力.GTO普通用于大容量电流的场合，其驱动电路通常包含开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直流耦合式两品种型.直流耦合式驱动电路可防止电路内部的彼此干扰和寄生振荡，可以得到较陡的脉冲前沿，是以目前利用较为广泛，其缺点是功耗大，效力低.直流耦合式GTO驱动电路的电源由高频电源经二极管整流后得到，二极管VD1和电容C1提供+5V电压，VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路，提供+15V电压，VD4和电容C4提供-15V电压.场效应晶体管V1开通时，输出正强脉冲；V2开通时，输出正脉冲平顶部分；V2关断而V3开通时输出负脉冲；V3关断后电阻R3和R4提供门极负偏压.1）过电压的发生及过电压呵护电力电子安装中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类.a）外因过电压:次要来自雷击和零碎中的操纵过程等内部缘由，包含：操纵过电压：由分闸，合闸等开关操纵惹起的过电压，电网侧的操纵过电压会由供电变压器电磁感应耦合，或由变压器绕组之间的存在的分布电容静电感应耦合过来.雷击过电压：由雷击惹起的过电压.b）内因过电压:次要来自电力电子安装内部器件的开关过程，包含以下几个部分.换相过电压：因为晶闸管或者与全控型器件反并联的续流二极管在换相结束后不克不及恢复阻断能力时，因此有较大的反向电流通过，使残存的载流子恢复，而当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，如许的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极这间或与续流二极管反并联的全控型器件两端发生过电压.关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的敏捷降低而线路电感在器件两端感应出的过电压.各电压呵护措施及配置地位，各电力电子安装可视具体情况只来用采取其中的几种.其中RC3和RCD为按捺内因过电压的安装，其功能属于缓冲电路的范畴.在按捺外因过电压的措施中，采取RS过电压制制电路是最为罕见的.RC过电压制制电路可接于供电变压器的两侧（通常供电电网一侧称网侧，电力电子电路一侧称阀侧）或电力电子电路的直侧流.对于大容量的电力电子安装，可采取图1－39所示的反向阻断式RC电路.有关呵护2)过电流呵护电力电子电路运转不正常或者发生故障时，可能会发生过电流景象.过电流分载和短路两种情况.普通电力电子均同时采取几种过电压呵护措施，怪提高呵护的可靠性和合理性.在选择各种呵护措施时应留意彼此调和.通常，电子电路作为第一呵护措施，快速熔断器只作为短路时的部分区断的呵护，直流快速断路器在电子电力动作以后实现呵护，过电流继电器在过载时动作.在选择快熔时应考虑：a）电压等级应根据快熔熔断后实际承受的电压来确定.b)电流容量应按照其在主电路中的接入方式和主电路连接方式确定.快熔普通与电力半导体体器件串联连接，在小容量安装中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中.c)快熔的It值应小于被呵护器件的答应It值.d)为包管熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性.快熔对器件的呵护方式分为全呵护和短呵护两种.全呵护是指不管过载还是短路均由快熔进行呵护，此方式只适用于小功率安装或器件使用裕量较大的场合.短路呵护方式是指快熔只需短路电流较大的区域内起呵护感化，此方式需与其他过电流呵护措施相配合.对一些次要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高，很难用快熔呵护的全控型器件，须要采取电子电路进行过电流呵护.除了对电动机起动时的冲击电流等变更较慢的过电流可以用控制零碎本人调节器进行对电流的限制以外，需设置专门的过电流呵护电子电路，检测到过流以后直接调节触发，驱动电路，或者关断被呵护器件.3参数设定3.1180°调压图3-1 电源参数设定图3-2VT1的触发电平参数设置图3-3 VT2的触发电平参数设置图3-4 VT3的触发电平参数设置图3-5 VT4的触发电平参数设置图3-6 输出电流电压波形3.2 移相调压图3-7VT1的触发电平参数设置图3-8 VT2的触发电平参数设置图3-9 VT3的触发电平参数设置图3-10 VT4的触发电平参数设置图3-11 输出电流电压波形4 参数计算4.1 计算公式（1）整电压平均值2U 为变压器二次绕组两个部分各自交流电压无效值.0=α时，209.0U U U d d ==；︒=180α时，0=d U .可见α角的移相范围为︒0～︒180.（2）向负载输出的直流电流平均值（3）二极管的平均电流晶闸管VT1和VT2轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只要输出直流电流平均值的一半，即（4）二极管的反向最高电压（5）为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热成绩，为此需计算电流无效值.流过晶闸管的无效值为：变压器二次电流无效值2I 与输出电流无效值I 相等，为由以上两式可知不考虑变压器的损耗时，请求变压器的容量为22I U S =4.2 参数选择：a ）电源电压直流U2=220Vb ）电阻=1000Ω2cos 19.02cos 122)()sin(21222ααπωππα+=+==⎰U U wt d t U U d 2cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U Id d παπαπωωππα-+==⎰2sin 212)()sin 2(21222R U t d t R U I VT παπαπωωππα-+===⎰2sin 21)()sin 2(12222R U t d t R U I Ic ）f=50HZd ）输出功率=1005仿真6波形分析在接电阻负载时，采取移相的方式来调节逆变电路的输出电压.移相调压实际上就是调节输出电压脉冲的宽度.通过对4.1.1触发脉冲的控制得到如图4.12和4.13的波形图，4.12波形为输出电流电压的波形，因为没有电感负载，在波形图中可看出，一个周期内的两个半个周期的输出电压值大小相等，幅值的正负相反，则输出平均电压为0. VT1电压波形和VT2的互补，VT3电压波形和VT4的互补，但VT3的基极旌旗灯号不是比VT1落后180°，而是只落后θ.即VT3、VT4的栅极旌旗灯号不是分别和VT2、VT1的栅极旌旗灯号同相位，而是前移了90°.输出的电压就不再是正负各为180°的的脉冲，而是正负各为90°的脉冲.因为没有电感负载，故电流情形与电压不异.四总结 IGBT 单相电压型全桥无源逆变电路共有4个桥臂，可以看成两个半桥电路组合而成，采取移相调压方式后，输出交流电压无效值心得体会通过单相全波整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程发生了浓烈的爱好.对于一个电路的设计，首先应当对它的理论常识很了解，如许才干设计出功能好的电路.整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的功能目标影响很大.在此次课程设计过程中，碰到的难题就是对晶闸管的相干参数的计算，因为在进修中没能很好的零碎的2cos 1198)100()100sin(22201αππππα+==⎰d U d总结晶闸管相干常识.在全部课程设计中贯穿的计算过程没能很好的掌控.在今后的进修中要认真总结经验，对电力电子课程进行弥补.为当前深入的进修主动化专业做铺垫.通过此次课程设计我对于文档的编排格式、道理图波有了必定的了解，这对于当前的结业设计及工作须要都有颇大的帮忙，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子技术这门课程，把之前一些没弄懂的成绩基本把握了在做电力电子课程设计的过程中我们更能认真和全面的对所学常识有一个全面和零碎更深刻的了解和把握.在这个过程中我们认真的查阅了大量的材料和工具书增加了我们的常识，开阔了我们的视野，是一种让先生更加接近社会和生活的无效方法.在此次设计中，因为我们常识的欠缺，设计的其实不具体，常识的跟尾也不睬想，错误应当是有的，但我们曾经努力了，设计中错误的地方但愿老师能谅解，加以指导.参考文献【1】王兆安、刘进军.电力电子技术西安[M].: 机械工业出版社2009【2】赵良炳.古代电力电子技术基础[M]. 北京:清华大学出版社,1995【3】陈治明. 电力电子器件基础[M]. 北京:机械工业出版社,1992【4】黄继昌.电子元器件利用手册[M].人民邮电出版社,2004。

实验二单相全波可控整流电路

实验二单相全波可控整流电路一．实验目的1．了解可控硅整流电路的组成、特性和计算方法。

2．了解不同负载类型的特性。

二．实验原理1．可控硅（又名晶闸管）不同于整流二极管，可控硅的导通是可控的。

可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。

图2-1所示为单相半波可控整流实验电路。

可控硅的特点是以弱控强，它只需功率很小的信号（几十到几百mA 的电流，2~3V 的电压）就可控制大电流、大电压的通断。

因而它是一个电力半导体器件，被应用于强电系统。

（a ）主回路（b ）控制回路图2-1 单相全波可控整流电路2．如图2-1，设变压器次级电压为U=Usin ωt 则负载电压与电流的平均值以及有效值：在控制角为α时，负载上直流电压的平均值U dA V =⎰παωωπ)(sin 1t td U =)cos 1.(απ+U直流电流平均值I dA V =d d R U =dR Uπ )cos 1(α+ 直流电压有效值：U dRMS =⎪⎭⎫ ⎝⎛+-22sin 22ααππU 直流电流有效值：I dRMS =⎪⎭⎫ ⎝⎛+-22sin 22ααππdR U三．实验器材名称数量型号 1．变压器45V/90V 3N 1 MC0101 2．保险丝 1 MC0401 3．可控硅 1 MC0309D 4．负载板各1 MC0603 MC0604 5．2脉冲控制单元 1 MC0501 6．稳压电源（±15V ） 1 MC0201 7．电压/电流表 2 MC0701 8．输入单元 1 MC0202 10．隔离器 1 11．示波器 1 12．导线和短接桥若干四．带电阻性负载的可控整流实验步骤1．根据图2-1连接线路，注意：主回路和控制回路交流供电电源必须同步。

将各实验模块连接好，采用电阻负载，取U 1=U 2=45V 档的交流电为输入电压，负载R=50Ω（采用2只100Ω电阻并联）。

2．用电压电流表实测输入电压U 2有效值= ______________V 。

单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)

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。

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。

论文单相桥式全控整流电路的设计

论文单相桥式全控整流电路的设计一、引言单相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子电路，可以实现单相交流电转换为相应电压的直流电。

它广泛应用于电力电子、工业控制等领域。

本文将介绍单相桥式全控整流电路的设计原理、电路结构以及参数计算等内容。

二、设计原理单相桥式全控整流电路的设计原理是通过调节晶闸管的导通角度，控制电流的流向和大小。

具体而言，当晶闸管导通角度为0 ~ 90度时，电压为正向，电流从上半周期的A、B两点流入负载；当晶闸管导通角度为90 ~ 180度时，电压为反向，电流从负载的A、B两点流出。

为了实现完整的控制过程，通常需要将晶闸管控制芯片与计算机等控制设备相连接，以实现对晶闸管导通角度的精确调节。

三、电路结构单相桥式全控整流电路的电路结构如下图所示：+-------+| |AC | | DC---->| +------>------+| | |+-------+ |R1|+可见，该电路由四个二极管和四个晶闸管组成。

其中，一组晶闸管和一组二极管称为一路，整个电路共有两路。

在电路的左侧，接入交流电源，右侧接入负载，电阻R1则用于控制输出电压大小。

当晶闸管的导通角度增加，输出电压也会相应地增加，控制晶闸管导通角度的信号即为控制电路输入，可以通过控制芯片等设备精确地调整。

四、参数计算为了使单相桥式全控整流电路正常工作，需要对其参数进行一定的计算和设置。

以下是一些重要的参数计算方法。

1. 电源电压电源电压应根据实际情况确定。

通常情况下，交流电源电压是固定的，可以参照输入功率和负载设计。

2. 负载电阻负载电阻应考虑负载自身的电性质以及电路的输出特性等因素。

根据式子 U = IR，可得负载电阻为 R = U / I，其中 U 为电路的输出电压，I 为输出电流。

3. 二极管的额定电压二极管的额定电压一般为输入电压的1.4倍，例如输入电压为220V，则二极管额定电压为308V。

4. 晶闸管的额定电流晶闸管的额定电流应根据负载电流确定。

单相桥式全控整流电路仿真建模分析

单相桥式全控整流电路仿真建模分析一、单相桥式全控整流电路(电阻性负载)1电路的结构与工作原理1.1电路结构u1Tu2u d RidabVT1VT3VT2VT4i2图 1 单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)的电路原理图1.2 工作原理在电源电压正半波，在wt＜α时，晶闸管VT1，VT4承受正向电压，晶闸管VT2，VT3承受反向电压，此时4个晶闸管都不导通，且假设4个晶闸管的漏电阻相等，则ut1(4)=ut2(3)=1/2U2；在wt=α时，晶闸管VT1，VT4满足晶闸管导通的两条件，晶闸管VT1，VT4导通，负载上的电压等于变压器两端的电压U2；在wt=π时，因电源电压过零，通过晶闸管VT1，VT4的阳极电流小于维持晶闸管导通的条件下降为零，晶闸管关断；在电源负半波，在wt＜α+π时，触发晶闸管VT2，VT3使其元件导通，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。

此时电源电压反向施加到晶闸管VT1，VT4，使其承受反向电压而处于关断状态；在wt=2π时，因电源电压过零，通过晶闸管VT2，VT3的阳极电流小于维持晶闸管导通的条件下降为零，晶闸管关断。

2单相桥式全控整流电路建模在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示：图2 单相桥式全控整流电路(电阻性负载)的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为20°，60°，90°，150°因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差180°。

晶闸管参数脉冲参数电源参数负载参数3 仿真结果与分析a．触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下图3 α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载) b．触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下图4 α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载) c．触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下图5 α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载)4小结单相桥式全控整流电路（电阻性负载）一共采用了四个晶闸管，VT1,VT2两只晶闸管接成共阳极，VT3,VT4两只晶闸管接成共阴极，当u2在（0~α）晶闸管VT1和VT4承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管没有导通。

单相桥式全控整流电路设计

单相桥式全控整流电路设计首先，我们需要明确单相桥式全控整流电路的基本原理。

单相桥式全控整流电路主要由四个可控硅和一个储能电感组成。

可控硅是一种半导体器件，可以控制导通角度，从而实现对输出电流的调节。

储能电感则可以平滑输出电流，减小谐波噪声。

接下来，我们将介绍单相桥式全控整流电路的设计步骤：1.确定输出电压和电流要求：首先，需要确定所需的输出电压和电流。

这取决于具体的应用场景和负载要求。

2.计算储能电感参数：根据所需的输出电流和电压，可以计算出储能电感的参数。

储能电感需要能够平滑输出电流，并具有足够的电感值来减小谐波噪声。

3.选择可控硅参数：根据所需的输出电流和电压，选择合适的可控硅参数。

可控硅的主要参数包括最大耐压、最大电流和导通角度等。

4.设计触发电路：触发电路可以根据输入信号来控制可控硅的导通角度。

常见的触发电路有正弦升波触发电路和微处理器触发电路等。

在选择触发电路时，需要考虑其适用于具体的应用场景和控制要求。

5.选择滤波电路：为了进一步减小谐波噪声和提高输出电压质量，可以选择合适的滤波电路。

滤波电路可以根据具体需求，选择低通滤波器、电解电容器等。

6.完成电路连接：根据设计要求，将可控硅、储能电感、触发电路和滤波电路连接在一起。

确保连接正确、稳定可靠。

7.进行测试和调试：根据设计要求，对整个电路进行测试和调试。

通过实际测量，调整触发角度和控制信号，以实现所需的输出电流和电压。

最后，值得注意的是，在进行单相桥式全控整流电路设计时，需要遵循安全操作规范，并严格遵守相关的电气安全要求。

单相桥式全控整流电路的设计与仿真

单相桥式全控整流电路的设计与仿真
1.设计原理
2.设计步骤
（1）电路分析：根据电路图，进行电路分析，确定电路参数和特性。

包括输入电压、输出电流、整流角等。

（2）电路选择：根据设计需要选择合适的元件，如SCR、电容、电
阻等。

同时注意元件的电压和电流容量要满足使用要求。

（3）电路参数计算：根据电路工作条件和设计需求，计算电路各个
元件的参数，如SCR的导通角、电阻和电容的取值等。

（4）控制电路设计：根据实际需要设计控制电路，通过触发脉冲控
制SCR的导通和关断。

（5）电路布局与连接：按照设计要求进行电路布局与连接，注意元
件之间的电气隔离和散热问题。

（6）仿真实验：使用电子仿真软件进行电路的仿真实验，验证电路
的性能和特性。

3.仿真实验
（1）在仿真软件中打开电路设计界面，绘制单相桥式全控整流电路
的电路图。

（2）设置电路参数，包括输入电压、输出电流、电阻、电容等。

（3）设计控制电路，设置触发脉冲的宽度和频率。

（4）运行仿真，观察电路的电压、电流波形和效果。

（5）根据仿真结果，优化电路设计，调整参数，使电路性能达到设计要求。

（6）分析仿真结果，评估电路的性能和特性。

4.总结与展望
单相桥式全控整流电路是一种重要的电力电子变流器，其设计和仿真对于电气工程师具有重要的实际意义。

本文介绍了单相桥式全控整流电路的设计原理和步骤，以及使用仿真软件进行电路仿真实验的方法。

随着电力电子技术的不断发展，相信单相桥式全控整流电路将在实际应用中起到更大的作用。