电阻性负载单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路一、原理图1.1为单相桥式全控整流带电阻电感性负载，图中DJK03是装置上的晶闸管触发装置。
假设电路已工作于稳态。
在u2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。
负载中有电感存在时负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。
至ωt=π+α时刻，给VT3和VT2加触发脉冲，因VT3和VT2本已承受正电压，故两管导通。
VT3和VT2导通后，u2通过VT3和VT2分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT3和VT2上，此过程成为换相，亦称换流。
至下一周期重复上述过程，如此循环下去，其平均值为Ud=0.9U2。
图1.2为单相桥式有源逆变电路实验原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。
图中的电阻Rp、电抗Ld和触发电路与单相桥式整流电路相同。
产生有源逆变的条件如下：（1）要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压。
（2）要求晶闸管的控制角α>π/2.，使Ud为负值。
两者必须同时具备才能实现有源逆变。
二、实验内容（1）单相桥式全控整流电路带电阻性负载。
（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载。
（3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。
（4）单相桥式整流、单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载时MATLAB的仿真。
三、实验仿真1.带电阻电感性负载的仿真启动MATLAB，进入SIMULINK后新建文档，绘制单相桥式全控整流电路模型，如图1.3所示。
双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
注意：触发脉冲“Pulse”和“Pulse2”的控制角设置必须相同，“Pulse1”和“Pulse3”的控制角设置必须相同，否则就会烧坏晶闸管。
2.1.4_单相桥式全控整流电路(电阻性负载)解析
4）输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2 输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2相同为
U U2 I I2 R R
1 π sin 2 2π π
4.3.2单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）
1、电路结构
电感的感应电势使输出电压波形出现负波。输出电流是近似 平直的，晶闸管和变压器副边的电流为矩形波。
ud Ud
0
t1
t 2
t
iT1,4
id
Tr
iT2,3
0
Id
t
Id
i2 u2
VT1 a
VT3
L
0 u T1
t
u1
ud
b
VT2 VT4
0
R
u 2 (i2 )
t
u2 i2
Id
(a)
0
t
图4-4
(b)
2、工作原理
1）在u2正半波的（0~α）区间：
晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，
3、波形
300
图4-2
600
900
1200
图4-3
1500
单相桥式整流器电阻性负载时的移相范围是 0～180º 。 α=0º 时，输出电压最高；α=180º 时，输出电压最小。
4. 基本数量关系 1）输出电压平均值Ud
1 Ud π
2U 2 sin tdt
4.3.1 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成 共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
ud (id )
Ud
单相全控桥式晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
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 设计方案单相电源输出触发电路保护电路整流主电路负载电路图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(纯电阻_阻感_续流二极管_反电动势)
电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全控整流电路的仿真与分析班级：自动化091组别： 08 成员：金华职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相桥式全控整流电路(电阻性负载) .............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (1)2. 单相桥式全波整流电路建模 (2)3. 仿真结果与分析 (4)4. 小结 (6)二. 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) ............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
2. 建模................................................................................................. 错误！未定义书签。
3. 仿真结果与分析............................................................................. 错误！未定义书签。
4. 小结................................................................................................. 错误！未定义书签。
三. 单相桥式全控整流电路（反电势负载）......................................... 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理................................................................. 错误！未定义书签。
单相桥式全控整流电路设计纯电阻负载.doc
单相桥式全控整流电路的设计 一、1. 设计方案及原理1.1 原理方框图1.2 主电路的设计电阻负载主电路主电路原理图如下：Rid1.3主电路原理说明1.3.1电阻负载主电路原理（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。
假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。
（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区间，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。
1.4整流电路参数的计算电阻负载的参数计算如下：（1）整流输出电压的平均值可按下式计算U d=0.45U2（1+cos错误!未找到引用源。
）（1-1）当α=0时，U取得最大值，即d U= 0.9 2U，取2U=100V则U d =90V，dα=180o 时，d U =0。
α角的移相范围为180o 。
（2） 负载电流平均值为I d =U d /R=0.45U 2（1+cos 错误!未找到引用源。
）/R(1-2)(3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R )sin 21(παπαπ-+ (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/2 （1-4）二、元器件的选择晶闸管的选取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。
单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路,当负载分别为电阻负载或电感负载时,晶闸管移相范围分别是？
单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管
移相范围分别是多少？
在单相桥式全控整流电路和三相桥式全控整流电路中，晶闸管的移相范围取决于负载的性质和具体的应用需求。
以下是一般情况下晶闸管移相的要求。
1.单相桥式全控整流电路：
o电阻负载：对于电阻负载，单相桥式全控整流电路要求晶闸管的移相角度范围为0°至180°。
这是因为
电阻负载的电流与电压的相位关系一致，可以实现
整流和控制。
o电感负载：对于电感负载，通常要求晶闸管的移相角度范围为30°至150°。
这是因为电感负载会引入较
大的感性电压，需要一定程度的相位移动来实现控
制。
2.三相桥式全控整流电路：
o电阻负载：对于电阻负载，三相桥式全控整流电路要求晶闸管的移相角度范围为0°至120°。
这是因为
三相桥式电路中的负载电流是均匀分配的，相位关
系相对较简单。
o电感负载：对于电感负载，通常要求晶闸管的移相角度范围为30°至150°。
这是因为电感负载引入了大
量的感性电压，在整流过程中需要较大的相位移动
来实现控制。
需要注意的是，上述移相范围是一般情况下的要求，实际的移相范围也会受到负载特性、电源频率和控制策略等因素的影响。
因此，在实际应用中需要根据具体的需求和系统特性进行相应的调整。
单相桥式全控整流电路电阻性负载
摘要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。
但是晶闸管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。
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，功率因素近似为1。
这种整流电路称为高功率因素整流器，它具有广泛的应用前景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。
故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好实验和课程设计，因而我们进行了此次课程设计。
又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们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：单相桥式全控整流阻性负载一．电路图设计1.主电路图及其工作波形单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形如上图。
工作原理：单相桥式全控整流电路如图所示。
晶闸管V1和V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥臂。
当变压器二次电压U2为正半周时（a端为正，b端为负），相当于控制角a的瞬间给V1和V4以触发脉冲，V1和V4即导通，这时电流从先经过VT1dR VT4流回到电源。
这期间VT2和VT3均承受反压而截止。
当电源电压过零时，电流也降到零，VT1和VT4即关断。
在电源电压的负半周期，仍在控制角为a处触发晶闸管VT2和VT3，则VT2和VT3导通。
电流从电源b端经VT3dR VT2流回电源a端。
到一周期结束时电压过零，电流亦降至零，VT2和VT3关断。
单相桥式全控整流电路
ud=0) ud=u2 ud=0 ud=-u2 ud=0
输出电压波形同电阻性负载，电路有自然续流功能 移相范围： 0～π； 导通角θ=π－α
㈡各电量计算
1、负载
Ud
0.9 1
cos
2
Id
Ud Rd
2、晶闸管
I dT
1 2
Id
IT
1 2
流二极管 IdD IdT
ID IT U DM 2U 2
㈢存在问题：失控现象
若突然关断触发脉冲或将α迅速移到 180°，可能出现一只晶闸管直通，两 只整流二极管交替导通的电路失去控制 的现象，即失控现象。 此时输出变成单相不可控半波整流电压 波形，导通的晶闸管会因过热而损坏。 解决办法：接续流二极管VD
㈣接续流二极管VD后电路分析
在的负半周 0<ωt<α期间 VT1～VT4都不导通 ωt=α 时刻 触发 0<ωt<α期间 VT2、VT4导通 ωt=π 时刻 VT2、VT4关断
结论
1、在交流电源电源u2的正、负半周里， VT1、 VT3和 VT2、VT2两组晶闸管轮流触发导通，将 交流电转变成脉动直流电；
2、改变 α 角度大小，ud、id波形相应改变；
2、参数计算：
•输出电流平均值
Id
Ud E Rd
•其它参数计算与大电感负载时相同
2.3 单相桥式半控整流电路
一、电路结构（flash）
将单相桥式全控整流电路中的一对晶 闸管换成两只整流二极管即可
工作特点：晶闸管需触发才导通；整 流二极管承受正向电压时会自然（换 相）导通
二、电路工作原理及参数计算
Id
Ud R
单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示图1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载）1） 在u2正半波的（0~α ）区间：晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。
假设电路已工 作在稳定状态，则在O 〜α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2） 在u2正半波的ω t=α时刻及以后：在ω t=α处触发晶闸管 VT1、VT4使其导通，电流沿 a →VT1 → L → R →VT4 →b →Tr 的二次绕组→ a 流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。
电源电 压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3） 在u2负半波的（π ~ π + α）区间：当ω t=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管 VT1、VT4继续导通。
1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻 -感性负载）单相桥式全控整流电路用四个晶闸管, 接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）I!*-■\U/-1-kγ叫OO：Ow...0f ∣2√*-(b}≡r∣√在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关 断状态。
4）在u2负半波的ω t=π +α时刻及以后：在ω t=π + α处触发晶闸管 VT2、VT3使其导通，电流沿 b →VT3→L →R → VT2→a →Tr 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上， 负载上有输出电压（Ud=-U2）和电流。
此时电源电压反向加到 VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。
晶闸管 VT2、VT3 一直要导通到下一周期ω t=2 π +α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示：图2单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）興朋rgui—B∣÷ FtJιIU lPUIHTfrIflηi pr1 ⅛B -∣S ,T⅛∏Ftor2电源参数，频率50hz,电压100v ,如图3⅞⅛ BIQCk Parameter5： AC VoItage SOUrCe AC Voltage SOUrCe (mask) CIink)Ideal S l innSOidaI AC VOlt age SIDUrCe-图3.单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数，振幅3V ,周期0.02,占空比10%,时相延迟α /360*0.02， 如图4图4.单相桥式全控整流电路脉冲参数设置ApplyCancelHe ：IPVT2,VT3脉冲参数，振幅3V,周期0.02,占空比10%,时相延迟（α+180）/360*0.02,如图5⅝∣ Source BloCk Parameters: PUISe Generator2图5.单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1.4单相桥式全控整流电路仿真参数设置（阻-感性负载）设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相桥式全控整流电路电阻性负载
郑州航空工业管理学院《电子电力变流技术》课程设计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学号指导教师职称二О 一二年六月六日一．设计题目：单相桥式全控整流电路电阻性负载二．设计条件：（1）电网：380V，50Hz；（2）晶闸管单相桥式全控整流电路；（3）负载电压在100V~150V之间连续可调；（4）负载电阻20Ω；三．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；电路图设计，给出主电路、触发电路相结合的完整电路图四．设计要求：（1）应当给出具体的计算过程和分析过程；（2）涉及电流、电压计算时，必须用波形图配合说明计算过程；（3）选型参数（额定电压、额定电流、容量等）应当取整。
五．数值计算：1.输出电压平均值和输出电流平均值（1）（2）2.晶闸管的移相范围当=150V时，不计控制角余量，即按=0o计算由=0.9得取（3）此时，把（3）式及代入（1）式可得，，即，然后取。
又把（3）式及代入（1）式可得，，即，然后可取。
所以控制角的移相范围是（）。
3.晶闸管的电流平均值和有效值为：4.输出电流有效值I和变压器二次电流有效值可求得，当时，有最大值，且为5.晶闸管所承受的最大正向电压和最大反向电压为，故晶闸管的额定电压为又因为要考虑晶闸管的额定电流为6.变压器的参数：不计变压器损耗的情况下，变压器的容量为：,所以变压器容量取变压器的变比为：变压器的2次侧电压有效值为：7.单结晶体管触发电路各参数选择:(1)单结晶体管的选择单结晶体管选取BT32E,此型号具体参数：分压比，峰点电流Ip<=2uA，调制电流8~35mA，总耗散功率Pt=250mW，谷点电流Iv>=1.5mA.谷点电压Uv<=3.5V。
单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)1、1单相桥式全控整流电路电路结构(阻-感性负载)单相桥式全控整流电路用四个晶闸管,两只晶闸管接成共阴极,两只晶闸管接成共阳极,每一只晶闸管就是一个桥臂。
单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)电路图如图1所示图1、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)1、2单相桥式全控整流电路工作原理(阻-感性负载)1)在u2正半波得(0~α)区间:晶闸管VT1、VT4承受正压,但无触发脉冲,处于关断状态。
假设电路已工作在稳定状态,则在0～α区间由于电感释放能量,晶闸管VT2、VT3维持导通。
2)在u2正半波得ωt=α时刻及以后:在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通,电流沿a→VT1→L→R→VT4→b →Tr得二次绕组→a流通,此时负载上有输出电压(ud=u2)与电流。
电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上,使其承受反压而处于关断状态。
3)在u2负半波得(π~π+α)区间:当ωt=π时,电源电压自然过零,感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电压负半波,晶闸管VT2、VT3承受正压,因无触发脉冲,VT2、VT3处于关断状态。
4)在u2负半波得ωt=π+α时刻及以后:在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通,电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr得二次绕组→b流通,电源电压沿正半周期得方向施加到负载上,负载上有输出电压(ud=-u2)与电流。
此时电源电压反向加到VT1、VT4上,使其承受反压而变为关断状态。
晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
1、3单相桥式全控整流电路仿真模型(阻-感性负载)单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)仿真电路图如图2所示:图2 单相双半波可控整流电路仿真模型(阻-感性负载)电源参数,频率50hz,电压100v,如图3图3、单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数,振幅3V,周期0、02,占空比10%,时相延迟α/360*0、02,如图4图4、单相桥式全控整流电路脉冲参数设置VT2,VT3脉冲参数,振幅3V,周期0、02,占空比10%,时相延迟(α+180)/360*0、02,如图5图5、单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1、4单相桥式全控整流电路仿真参数设置(阻-感性负载)设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相桥式全控整流电路电阻负载
单相桥式全控整流电路电阻负载单相桥式全控整流电路电阻负载单相桥式全控整流电路是一种常用的电力电子器件，广泛应用于各种电力控制系统中。
在实际的应用中，我们常常需要对电阻负载进行控制，以实现对电能的有效利用。
在我们日常生活中，电力的使用无处不在。
但是电力的输送和利用过程中，常常会产生各种电力波动和电能浪费。
为了解决这些问题，人们提出了电力控制的概念，并发展出了各种电力控制技术。
单相桥式全控整流电路就是其中的一种。
电阻负载是指电路中通过电阻器所消耗的电能。
在单相桥式全控整流电路中，我们可以通过改变电路中电阻负载的数值来控制电流的大小，从而达到对电力的控制效果。
这种控制方式非常灵活，可以满足不同场合对电力输出的要求。
在实际应用中，我们通常需要根据具体的场合需求来选择电阻负载的数值。
当我们需要输出较大的电力时，可以选择较小的电阻负载，以增加电流的大小。
相反，当我们需要输出较小的电力时，可以选择较大的电阻负载，以减小电流的大小。
通过这种方式，我们可以灵活地控制电力的输出，以满足不同场合对电力的需求。
除了控制电阻负载的数值，我们还可以通过控制单相桥式全控整流电路中的触发角来实现对电力的控制。
触发角是指晶闸管开始导通的时刻相对于正弦波开始的时刻的延迟角度。
通过改变触发角的数值，可以控制晶闸管的导通时间，从而控制电流的大小。
这种控制方式可以更精细地控制电流，提高电力的利用效率。
综上所述，单相桥式全控整流电路在电力控制领域具有广泛的应用前景。
通过控制电阻负载的数值和触发角的变化，我们可以灵活地控制电力的输出，提高电力的利用效率。
在实际应用中，我们应根据具体的需求选择合适的控制方式，以实现对电力的有效控制。
单相桥式全控整流电路电阻负载
单相桥式全控整流电路电阻负载单相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子设备，广泛应用于交流电到直流电的转换过程中。
它主要由四个可控硅器件组成，能够根据输入电压和电流的不同波形来实现对输出电压和电流的调节。
在单相桥式全控整流电路中，电阻负载作为一个重要的组成部分，起着限流和稳定输出的作用。
通过调节电阻负载的大小，可以控制整流电路输出电流的大小和稳定性。
了解电阻负载的特性和应用对于正常运行和优化整流电路至关重要。
我们来探讨电阻负载在单相桥式全控整流电路中的基本原理。
在整流电路的输出端，电阻负载通过将电流从正半周到负半周的流动方向进行切换，实现对输出电压的控制。
电阻负载的大小和功率吸收能力会直接影响到整流电路的运行特性。
在设计和应用中需要考虑电阻负载的阻值范围和功率耗散能力。
我们来讨论电阻负载的特性和参数。
电阻负载的主要特性包括阻值、功率吸收能力、温度系数和工作范围等。
阻值决定了整流电路输出电流的大小，功率吸收能力则影响了整流电路的稳定性和效率。
温度系数会影响电阻负载的稳定性和可靠性。
在实际应用中，还需要考虑电阻负载的工作范围，以满足不同负载条件下的需求。
基于上述原理和特性，我们可以总结电阻负载在单相桥式全控整流电路中的应用。
在电力系统中，电阻负载可以用于电能质量改善，如降低谐波和压降等。
电阻负载可以用于电动车充电桩和直流电源等领域，实现电能的转换和储存。
电阻负载还可以用于光伏发电系统和风电系统等新能源领域中，实现电能的平衡和调节。
我对这个主题的观点和理解是，电阻负载作为单相桥式全控整流电路中的重要组成部分，发挥着至关重要的作用。
通过合理选择电阻负载的参数和应用场景，可以实现整流电路的优化运行和更高效的能量转换。
对电阻负载的深入理解有助于我们在实际应用中避免电阻负载可能存在的问题，并进一步改进和创新整流电路的设计。
总结回顾：单相桥式全控整流电路电阻负载在电力电子领域中具有重要的地位和作用。
通过分析电阻负载的原理、特性和应用，我们可以更好地了解和运用它。
单相桥式全控整流电路
1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示图1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载）1）在u2正半波的（0~α）区间：晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。
假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2）在u2正半波的ωt=α时刻及以后：在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。
电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3）在u2负半波的（π~π+α）区间：当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
4）在u2负半波的ωt=π+α时刻及以后：在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr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上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流。
此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。
晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示：图2 单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）电源参数，频率50hz，电压100v，如图3图3.单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟α/360*0.02，如图4图4. 单相桥式全控整流电路脉冲参数设置VT2,VT3脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（α+180）/360*0.02，如图5图5. 单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1.4单相桥式全控整流电路仿真参数设置（阻-感性负载）设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相桥式全控整流电路电阻负载
单相桥式全控整流电路电阻负载1. 简介单相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子器件，用于将交流电转换为直流电。
它由四个可控硅元件组成，通过适当的触发脉冲控制，实现对交流电的整流和调节。
本文将详细介绍单相桥式全控整流电路在电阻负载下的工作原理、特点和应用。
2. 工作原理单相桥式全控整流电路由四个可控硅元件组成，分别为两个正向可控硅（SCR）和两个反向可控硅。
其拓扑结构如下图所示：+---->----+| |+------+ +------+| | | || SCR1 +---+---+---+ SCR2 || | | | | |+------+---+---+---+------+D1 D2 D3 D4当输入交流电源施加到该电路时，通过适当的触发脉冲，可以实现对正向可控硅和反向可控硅的导通和关断。
在正半周周期内，当SCR1导通时，D1反向偏置，SCR2关断，电流从SCR1、负载和D2依次流过。
在负半周周期内，当SCR2导通时，D4反向偏置，SCR1关断，电流从SCR2、负载和D3依次流过。
通过适当的触发角控制SCR1和SCR2的导通时间，可以实现对输出直流电压的调节。
3. 特点3.1 全控整流单相桥式全控整流电路能够实现对输入交流电的全波整流，并且可以通过调节触发角来控制输出直流电压的大小。
这种全控整流方式使得输出具有较好的稳定性和可调性。
3.2 高效率由于可控硅元件具有较低的导通压降和较高的导通效率，在单相桥式全控整流电路中使用可控硅元件进行整流可以提高系统的能量转换效率。
3.3 适应性强单相桥式全控整流电路适用于各种负载类型，包括阻性负载、感性负载和容性负载等。
无论是纯阻性负载还是复杂的非线性负载，该电路都能够正常工作并提供稳定的输出。
3.4 可靠性高可控硅元件具有较高的耐压能力和较低的温升，因此单相桥式全控整流电路具有较好的可靠性和稳定性。
同时，可控硅元件寿命长，能够满足长时间工作的要求。
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图表2主电路的过电压保护
3.3.2
电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流现象。过电流分载和短路两种情况。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器只作为短路时的部分区断的保护，直流快速断路器在电子电力动作之后实现保护，过电流继电器在过载时动作。
熔断器是最简单的过电流保护元件，但最普通的熔断器由于熔断特性不合适，很可能在晶闸管烧坏后熔断器还没有熔断，快速熔断器有较好的快速熔断特性，一旦发生过电流可及时熔断起到保护作用。最好的办法是晶闸管元件上直接串快熔，因流过快熔电流和晶闸管的电流相同，所以对元件的保护作用最好。
3.3.3
1、电流上升率的抑制
晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密度很大，然后以0.1mm/μs的扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率过大，会导致PN结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如下图表3所示:
图表3串联电感抑制回路
2、电压上升率的抑制
加在晶闸管上的正向电压上升率 也应有所限制,如果过大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。为抑制的作用，可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。如图表4所示：
图表4并联R-C阻容吸收回
3.
3
3
1、额定电压
通常取UDRM和URRM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
=（2～3）UTM
UTM：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
2、额定电流IT(AV)
)又称为额定通态平均电流。
图表5主电路各模型图
4
在Simulink的“Sources”库中选择两个“Pulse Generator”模块，在其对话框中设置幅值为1，周期为0.02秒，占空比为10%。若触发角为α，则两个模块需分别设滞后为α*0.02/360和α*0.02/360+0.01。
图表6控制部分仿真模型图
4
在“Extra Library”中“Measurements”子库的“Mean Value”模块，用于测量平均值，模块中基波频率为50Hz。
图表9为触发角α为60°时的直流电压和电流情况，图表10为交流电压和电流的情况，图表11为晶闸管T1所承受的电压，与图表一中b图一致，此时，直流电压平均值为148.2V。输出整流电压在0～150V连续可调。
图表9电阻负载时直流电压和电流波形
图表10电阻负载时交流电压和电流波形
图表11电阻负载时晶闸管T1的电压波形
4
4
在SimPower-Systems的“Electrical Sources”库中选择交流电压源模块，将对话框中将幅值设为“220*sqrt（2）”V，频率为50Hz；然后在“Power Electronics”库中选择“Universal Sources”模块，在其对话框中选择桥臂数为2，器件为晶闸管，即可完成单相桥式电路；在“Elements”库中选择串联RLC支路模块。将各模块按主电路相连接，则完成了仿真模型的主电路部分
8、通态电流临界上升率 。在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电流上升率。
9、波形系数：有直流分量的电流波形，其有效值 与平均值 之比称为该波形的波形系数，用 表示。
额定状态下，晶闸管的电流波形系数
3
带电阻负载时
=220V，R=30Ω， =60°，时，由 =148.5(V)
(A)
(A)
晶闸管承受的最大反向电压为 (A)
1、电源电压：交流电压220v，频率50Hz
2、输出功率：500w
3、移相范围0°~180°
4、输出整流电压在0～150V连续可调
仿真时间0.01，仿真算法ode23tb，最大步长1e-5。
2. 设计原理
2
电阻性负载单相桥式全控整流电路如图表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。
5、通态平均管压降 (AV)。指在规定的工作温度条件下，使晶闸管导通的正弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值，一般在0.4～1.2V。
6、门极触发电流Ig。在常温下，阳极电压为6V时，使晶闸管能完全导通所用的门极电流，一般为毫安级。
7、断态电压临界上升率 。在额定结温和门极开路的情况下，不会导致晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率。一般为每微秒几十伏。
额定电流有效值，根据管子的IT(AV)换算出，
)、 三者之间的关系：
3、维持电流
维持电流是指晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。维持电流与结温有关，结温越高，维持电流越小，晶闸管越难关断。
4、掣住电流
晶闸管刚从阻断状态转变为导通状态并撤除门极触发信号，此时要维持元件
导通所需的最小阳极电流称为掣住电流。一般掣住电流比维持电流大（2～4）倍。
⑤触发脉冲与主电路电源必须同步。
3
在电力电子器件电路中，除了电力电子器件参数要选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护，过电流保护，du/dt保护和di/dt保护也是必不可少的。
3.3.1
所谓过压保护，即指流过晶闸管两端的电压值超过晶闸管在正常工作时所能承受的最大峰值电压Um都称为过电压。
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，我对电力电子的相关知识有了更全面，更深刻的了解和掌握。设计
过程中有许多地方都很困难，经过询问同学以及上网查阅相关资料使我增长了知识，开阔了视野，最终发现动手设计是一种可以把理论与知识结合的很好的学习方法。这次单相全控桥式整流电路的设计使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，我加以自己不懈的努力、执着的追求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。
摘 要
本次课程设计主要是对电阻性负载单相桥式全控整流电路的设计与仿真。首先对单相全控桥式整流电路的整体设计，包括主电路，辅助电路，保护电路。主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；辅助电路中包括驱动电路、触发电路的设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。之后就对整体电路进行MATLAB仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。
关键字:电阻性；单相桥式；全控整流；MATLAB仿真
引 言
整流电路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，整流电路的应用十分广泛。在整流电路的设计过程中，需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。如果通过实验来验证，需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤，这样使得设计耗资大，效率低，周期长。现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法，可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。MATLAB是一种计算机仿真软件，它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。Simulink是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，用直观的模块框图进行仿真和计算。其中的电力系统(Power System)工具箱是专用于RLC电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。它具有丰富的器件模型和齐全的分析功能，且操作方便。随着对仿真和程序设计通用性及可视化需求的日益增加，MATLAB的图形用户界面(GUI)应用也越来越广泛，功能越来越强大。
1.交流侧过电压保护
过电压产生过程：电源变压器初级侧突然拉闸，使变压器的励磁电流突然切断，铁芯中的磁通在短时间内变化很大，因而在变压器的次级感应出很高的瞬时电压。
保护方法：阻容保护
2.直流侧过电压保护
过电压产生过程：当某一桥臂的晶闸管在导通状态突然因过载使快速熔断器熔断时，由于直流住电路电感中储存能量的释放，会在电路的输出端产生过电压。
参考文献
[1] 王兆安，刘进军. 电力电子技术.5版. 北京：机械工业出版社，2009.5
[2] 王兴贵，陈伟，张巍. 现代电力电子技观察及分析部分仿真模型图
4
图表8单相桥式全控电路仿真模型图
5
将仿真时间设为0.01，选择ode23tb仿真算法，最大步长设为1e-5.将串联RLC支路模块的电阻设为30Ω，去掉电容电感，当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真
数据分析：α=60°，实际值 =148.2V；理论值 =148.5V；实测值和理论值非常接近，误差极小，产生的误差可能是计算问题。基本符合单相桥式全控整流电路各电流电压的理论波形。
考虑安全裕度，晶闸管的额定电压为 (V)
晶闸管的额定电流为 = (A)
考虑安全裕度，晶闸管的额定电流为 (A)
所以在本次设计实验中我选用4个KP5A的晶闸管，该晶闸管的参数如下。
3.2
3
对于使用晶闸管的电路，在晶闸管阳极加正向电压后，还必须在门极与阴极之间加触发电压，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。驱动电路亦称触发电路。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。
图表1电阻性负载定向桥式全控整流电路及波形
1、在正半波的（0-α）区间：