单相半波可控整流电路设计
单相半波可控整流电路的设计
单相半波可控整流电路的设计引言：单相半波可控整流电路是电力系统中常见的一种电路，它的设计与应用十分广泛。
本文将详细介绍单相半波可控整流电路的设计原理、工作过程以及应用场景。
一、设计原理单相半波可控整流电路由可控硅元件、二极管、电容和负载组成。
可控硅元件通过控制触发角来实现对电路的导通和截止控制。
当可控硅导通时，电流从正弦交流电源流入负载；当可控硅截止时，电流则由二极管提供。
电容的作用是平滑电流波形，使输出电压更稳定。
二、工作过程在正半周的前半部分，可控硅导通，电流从正弦交流电源流入负载。
电流的大小取决于可控硅的触发角。
触发角越小，导通时间越长，电流越大。
在正半周的后半部分，可控硅截止，电流由二极管提供。
由于二极管只能导通，不能截止，所以输出电流为正半周的后半部分。
三、应用场景单相半波可控整流电路广泛应用于电力系统中，其主要用途如下：1. 直流电源：通过使用单相半波可控整流电路，可以将交流电源转换为直流电源，以满足各种设备对直流电源的需求。
例如，计算机、手机充电器等设备都需要直流电源来正常工作。
2. 电动机驱动：通过单相半波可控整流电路可以实现对电动机的驱动。
利用可控硅的导通和截止控制，可以调节电动机的转速和扭矩，满足不同工况下的需求。
3. 光伏发电系统：在光伏发电系统中，太阳能电池板产生的电流是交流的，需要通过单相半波可控整流电路将其转换为直流电流，以便储存和使用。
4. 交流调压：通过调节可控硅的触发角，可以实现对交流电压的调节。
在一些需要对交流电压进行精确控制的场合，如实验室仪器、电焊机等，单相半波可控整流电路可以发挥重要作用。
总结：单相半波可控整流电路是一种常见且实用的电路，其设计原理简单明了，工作过程清晰易懂。
在电力系统中，它被广泛应用于直流电源、电动机驱动、光伏发电系统以及交流调压等方面。
通过合理的设计和控制，单相半波可控整流电路可以实现对电流和电压的精确控制，满足各种不同的工况需求。
在未来的发展中，相信单相半波可控整流电路会继续发挥重要作用，为电力系统的稳定运行和设备的正常工作提供强有力的支持。
单相半波可控整流电路实验报告
一、实验目的1. 理解单相半波可控整流电路的工作原理。
2. 掌握单结晶体管触发电路的调试方法。
3. 研究单相半波可控整流电路在不同负载条件下的工作特性。
4. 计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。
二、实验原理单相半波可控整流电路主要由变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路组成。
晶闸管在触发电路的控制下导通，实现交流电到直流电的转换。
通过调节触发电路，可以改变晶闸管导通的时刻，从而改变输出电压的平均值。
三、实验仪器与设备1. 单相半波可控整流电路实验板2. 直流电压表3. 直流电流表4. 交流电压表5. 单结晶体管触发电路6. 电源7. 负载电阻四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验板上的接线图，连接变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路。
2. 调试触发电路：调整触发电路的参数，确保晶闸管在适当的时刻导通。
3. 观察波形：使用示波器观察晶闸管各点电压波形，记录波形特征。
4. 测试不同负载：更换不同阻值的负载电阻，观察输出电压和电流的变化。
5. 计算平均值和有效值：根据实验数据，计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。
五、实验结果与分析1. 电阻性负载：当负载为电阻时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成正比。
随着控制角增大，输出电压降低，输出电流增大。
2. 电感性负载：当负载为电感性时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成反比。
随着控制角增大，输出电压升高，输出电流降低。
3. 续流二极管：在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。
六、实验结论1. 单相半波可控整流电路可以实现交流电到直流电的转换，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度有关。
2. 在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。
3. 实验结果与理论分析基本一致。
七、实验心得1. 通过本次实验，加深了对单相半波可控整流电路工作原理的理解。
2. 掌握了单结晶体管触发电路的调试方法，提高了动手能力。
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的：(1) 单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路的工作原理电路设计与仿真。
（4）了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路（电阻性负载）如图1.1所示，单向半波可控制整流电路原理图，晶闸管作为开关，变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理：（1）在电源电压正半波(0~π区间)，晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
（3）在电源电压负半波(π~2π区间)，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。
（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后，可得仿真电路。
如图所示：2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中，波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析：与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流平均值减小；大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。
实验一 单相半波可控整流电路
实验一单相半波可控整流电路一、实验目的1、掌握单相半波可控整流电路的基本组成。
2、熟悉单相半波可控整流电路的基本工作特性。
二、实验内容1、验证单相半波可控整流电路的工作特性。
三、实验设备与仪器1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DE08、DE09单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT01单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）—DP01单元4、逆变变压器配件挂箱（DSM08）—电阻负载单元5、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作1、实验电路的组成：实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、电源及负载组成。
实验系统提供了单结晶体管触发电路和集成单相锯齿波移相触发图2-1单相半波整流电路原理示意图电路可供选择。
实验指南以前者构成实验电路。
主电路开关元件只有一个单向晶闸管，在交流电源的正半周波，触发信号来临时，晶闸管满足条件开通，直到管子两端电位反向或者电路中的电流减小到晶闸管维持电流以下时管子关断。
控制触发脉冲的相位，从而控制每个周期晶闸管开通的起始时刻。
因为电路中只有一个开关管，所以只能完成半个周波范围内的相位控制，故此称其为半波可控整流电路。
单相半波整流电路的原理示意见图2-1。
2、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“高级应用”。
将主电源面板上的电压选择开关置于“3”位置，即主电源相电压输出设定为220V。
按附图1完成实验接线。
将DT01单元的控制电位器逆时针旋到头，经指导教师检查无误后，可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路；用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节DT01单元的控制电位器，观察并记录负载电压波形及变化情况；依次关闭系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路；改变电路的负载特性，在负载回路内串入大电感，重复以上操作，观察并记录相应波形；对比实验结果，参照教材相关内容，分析电路工作原理。
实验完毕，依次关断系统主电路、挂箱电源开关、控制电路电源以及系统总电源。
单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路1、工作原理电路和波形如图1所示，设u2=U2sinω。
图1 单相半波可控整流正半周：0＜t＜t1,ug=0,T正向阻断，id=0,uT=u2,ud=0t=t时,加入ug脉冲，T导通，忽略其正向压降，uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。
负半周：π≤t＜2π当u2自然过零时，T自行关断而处于反向阻断状态，ut=0,ud=0,id=0。
从0到t1的电度角为α，叫控制角。
从t1到π的电度角为θ，叫导通角，显然α+θ=π。
当α=0，θ=180度时，可控硅全导通，与不控整流一样，当α=180度，θ=0度时，可控硅全关断，输出电压为零。
2、各电量关系ud波形为非正弦波，其平均值（直流电压）：由上式可见，负载电阻Rd上的直流电压是控制角α的函数，所以改变α的大小就可以控制直流电压Ud的数值，这就是可控整流意义之所在。
流过Rd的直流电流Id：Ud的有效值（均方根值）：流过Rd的电流有效值：由于电源提供的有功功率P=UI，电源视在功率S=U2I（U2是电源电压有效值），所以功率因数：由上式可见，功率因数cosψ也是α的函数，当α=0时，cosψ=0.707。
显然，对于电阻性负载，单相半波可控整流的功率因数也不会是1。
比值Ud/U、I/Id和cosψ随α的变化数值，见表1，它们相应的关系曲线，如图2所示表1 Ud/U、I/Id和cosψ的关系图2 单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关系由于可控硅T与Rd是串联的，所以，流过Rd的有效值电流I与平均值电流Id的比值，也就是流过可控硅T的有效值电流IT与平均值电流IdT的比值，即I/Id=It/IdT。
二、单相桥式半控整流电路1、工作原理电路与波形如图3所示图3、单相桥式半控整流正半周：t1时刻加入ug1，T1导通，电流通路如图实线所示。
uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。
u2过零时，T1自行关断。
负半周：t2时刻加入ug2，T2导通，电流通路如图虚线所示，uT2=0，ud=-u2,ut1=u2。
单相半波可控整流电路设计与simulink仿真
单相半波可控整流电路设计与simulink仿真一、前言单相半波可控整流电路是电力电子学中的基础电路之一，其结构简单，常用于低功率直流电源的设计。
本文将介绍单相半波可控整流电路的设计与simulink仿真。
二、单相半波可控整流电路的原理单相半波可控整流电路由交流源、可控硅和负载组成。
其原理如下：1. 可控硅导通当交流源正弦信号为正时，可控硅被触发，导通；当交流源正弦信号为负时，可控硅不被触发，不导通。
2. 可控硅截止当交流源正弦信号为负时，可控硅被触发，导通；当交流源正弦信号为正时，可控硅不被触发，不导通。
3. 负载输出当可控硅导通时，负载得到正向半个周期的电压；当可控硅截止时，负载得到零电压。
三、单相半波可控整流电路的设计1. 选取元器件根据所需输出直流电压和负载要求选取合适的元器件，其中可控硅的额定电压和额定电流应大于所需输出直流电压和负载电流。
2. 确定触发角触发角是指可控硅开始导通的时刻相对于交流源正弦波峰值的时间差。
触发角越小，输出直流电压越大。
根据所需输出直流电压和交流源参数计算得到合适的触发角。
3. 计算元器件参数根据所选元器件的数据手册计算得到合适的元器件参数，如可控硅的触发电流、保持电流、反向阻抗等。
4. 绘制电路图根据上述步骤绘制单相半波可控整流电路图。
5. PCB设计将绘制好的单相半波可控整流电路转化为PCB设计，并进行布线和焊接。
四、simulink仿真1. 绘制模型在simulink中绘制单相半波可控整流电路模型，包括交流源、可控硅和负载等模块。
2. 设置参数设置各个模块的参数，如交流源频率、幅值、相位；可控硅触发角；负载阻值等。
3. 运行仿真运行仿真，得到单相半波可控整流电路的输出波形和性能参数。
五、总结本文介绍了单相半波可控整流电路的原理、设计和simulink仿真。
通过本文的学习，读者可以了解到单相半波可控整流电路的基本原理，以及如何进行电路设计和simulink仿真。
单相半波可控整流电路实验报告
单相半波可控整流电路实验报告单相半波可控整流电路实验报告引言：在电力系统中，整流电路起到将交流电转换为直流电的作用。
而单相半波可控整流电路是一种常见的整流电路，通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的控制。
本实验旨在通过搭建单相半波可控整流电路，探究其工作原理和性能特点。
实验装置和方法：实验所需的装置包括变压器、可控硅器件、电阻、电容等。
首先，将变压器的输入端接入交流电源，输出端接入可控硅器件的阳极。
然后，将可控硅器件的控制端接入控制电路，通过控制电路来控制可控硅器件的导通角。
最后，通过电阻和电容来平滑输出电压。
实验结果和分析：在实验过程中，我们通过改变可控硅器件的导通角，观察输出电压的变化。
实验结果显示，随着导通角的增大，输出电压的有效值也相应增大。
这是因为导通角增大意味着可控硅器件导通时间增加，从而使得输出电压的平均值增大。
另外，我们还观察到，当可控硅器件的导通角为180度时，输出电压为零。
这是因为在这种情况下，可控硅器件始终处于关断状态，无法导通电流。
通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 单相半波可控整流电路可以实现对输出电压的控制，通过改变可控硅器件的导通角可以调节输出电压的大小。
2. 输出电压的有效值与可控硅器件的导通角度成正比，导通角度越大，输出电压越大。
3. 当可控硅器件的导通角为180度时，输出电压为零，可控硅器件无法导通电流。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了单相半波可控整流电路的工作原理和性能特点。
我们发现，通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的控制。
这对于电力系统的稳定运行和能源的有效利用具有重要意义。
同时，我们也了解到，单相半波可控整流电路存在导通角度限制的问题，需要在实际应用中加以考虑。
总结：单相半波可控整流电路是一种常见的整流电路，通过控制可控硅器件的导通角，可以实现对输出电压的控制。
本实验通过搭建实验装置，观察输出电压随导通角的变化，深入探究了单相半波可控整流电路的工作原理和性能特点。
单相半波可控整流电路的实验流程及设计要点
单相半波可控整流电路的实验流程及设计要点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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实验2 单相半波可控整流电路)
（
设置触发脉冲α分别为0°、30°、90°、120°、150°。与其产生的相应波形分别如图1-7、图1-8、图1-9、图1-10、图1-11。在波形图中第一列波为脉冲波形，第二列波为流过负载电压波形，第三列波为晶闸管电压波形，第四列波为负载电流波形，第五列波为电源波形。
图1-3
图1-6
（3）模型仿真及仿真结果。u为整流电源正弦电压波形、ug为门极正脉冲、电压波形、iVT、uVT为晶闸管两端电流、电压波形、ir、ur为整流输出电流；图1-11中的u为整流电源正弦电压波形、ug为门极正脉冲、ud为整流输出电压波形、iVT为流过晶闸管的电流、uVT为晶闸管两端电压波形。
图2-2
电感参数设置如2-3。
图2-3
仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间0.05s，如图1-3。
脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4
电源参数，频率50hz，电压220v，如图1-5
图1-2
仿真参数，
a）、电源参数，频率50hz，电压220*sqrt(2)，如图1-3
图1-3
b）脉冲参数，振幅1V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（1/50）x（n/360）s，如图1-4
脉冲信号发生器Pulse Generator参数“Phase delay(secs)”（相位延迟）的计算。相位延迟t在电路里就是晶闸管的控制角α，两者之间的关系是：
（
二、单相半波可控整流电路（阻-感性负载）
（
单相半波阻-感性负载整流电路图如2-1所示，当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载，属于阻-感性负载的有机的励磁线圈和负载串联电抗器等。阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。
单相半波可控整流电路
(2) 输出电压有效值U与输出电流有效值I
直流输出电压有效值U :
U
1 2π
2U2 sin t 2dt U2
1 sin 2 π
4π
2π
输出电流有效值I :
I U U2 1 sin 2 π
R R 4π
2π
3.1 单相半波可控整流电路
(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变
所以，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一 个续流二极管。
3.1 单相半波可控整流电路
图3-4 带阻感负载(接续流管)的 单相半波电路及其波形
2.接续流二极管时
❖ 工作原理
u2＞0：uT＞0。在ωt=α处 触发晶闸管导通， ud= u2
续流二极管VDR承受反向电 压而处于断态。
u2＜0：电感的感应电压使
S U2I2 U2 220
(4) 晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即：
IT I
则
I T(AV)
(1.5~
2) IT 1.57
取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：
IT(AV) 56.1 A (取系列值100A)
（5）晶闸管承受的最高电压：
Um 2U2 2 220 311V
考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为
VDR承受正向电压导通续流，
晶闸管承受反压关断,ud=0。
如果电感足够大，续流二 极管一直导通到下一周期
晶闸管导通，使id连续。
3.1 单相半波可控整流电路
由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后， 输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可 以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电 流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形 和流过续流二极管的电流波形是矩形波。
单相半波可控整流电路的设计
单相半波可控整流电路的设计一、引言单相半波可控整流电路是一种常见的电力电子设备，广泛应用于各种电源及调节系统中。
本文将对单相半波可控整流电路的设计进行深入的探讨，包括电路原理、设计步骤、参数计算等内容。
二、电路原理单相半波可控整流电路由半控桥和滤波电路组成。
半控桥由两个可控硅和两个二极管组成，可控硅用于实现整流操作，二极管用于构成半波整流电路。
滤波电路包括电感和电容，用于平滑输出电压。
三、设计步骤3.1 选择可控硅和二极管根据需求确定可控硅的额定电流和电压，选择合适的型号。
选取二极管时，应保证其耐压和额定电流满足需求。
3.2 计算滤波电感和电容值根据输出电流和输出电压的要求，选择合适的滤波电感和电容的值。
计算时应考虑电路中的损耗和纹波等因素。
3.3 计算电阻的值为了实现触发电路的控制，通常需要在可控硅的触发极上串联一个电阻。
根据触发电流和触发电压，计算电阻的值。
3.4 绘制电路图根据上述参数计算的结果，绘制单相半波可控整流电路的电路图。
确保电路图的连接正确，各元器件符合实际物理布局。
3.5 进行电路仿真使用电路仿真软件对所设计的电路进行仿真，验证电路的性能和稳定性。
根据仿真结果，对电路进行必要的调整和优化。
四、参数计算4.1 可控硅的额定电流和电压根据设备的需求和规格，确定可控硅的额定电流和电压。
一般情况下，可控硅的额定电流应大于实际电路中的最大电流值，额定电压应大于电路中的最大电压。
4.2 二极管的耐压和额定电流根据可控硅的额定电流和电压，选择合适的二极管。
二极管的耐压应大于电路中的最大电压，额定电流应大于可控硅的额定电流。
4.3 滤波电感和电容的值根据输出电流和电压的要求，计算滤波电感和电容的值。
电感和电容的计算公式为：电感值 L = (Vp - Vo) / (2 * π * f * I) 电容值 C = I / (2 * π * f * ΔV)其中，Vp为峰值输入电压，Vo为输出电压，f为频率，I为输出电流，ΔV为纹波电压。
2.1.2 单相半波可控整流电路(阻感性负载)
期间： （4）在ωt=ωt2~ ωt3期间： 负载电流从最大值开始下 ） 电感电压改变方向，电感释放能量， 降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持 电流不变。 电流不变。 （ 5） 在 ωt=π时 ， 交流电压 过零 ， 由于感应电压的 ） 时 交流电压u 过零， 存在，晶闸管阳极、阴极间的电压u 仍大于零， 存在，晶闸管阳极、阴极间的电压 仍大于零，晶 闸管继续导通， 闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变 成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网， 成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网， 电感的储能全部释放完后，晶闸管在u 反压作用下 电感的储能全部释放完后，晶闸管在 而截止。直到下一个周期的正半周， 而截止。 直到下一个周期的正半周， 即ωt=2π+α时， 时 晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。 晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。
3）晶闸管的电流平均值IdT ）晶闸管的电流平均值
I dT π -α = I 2π d
4）晶闸管的电流有效值IT ）晶闸管的电流有效值
1 π 2 π −α IT = I ∫α I d d (ωt ) = 2π 2π d
5）续流二极管的电流平均值IdD
I dD π +α = Id 2π
1 2π
π +α
6）续流二极管的电流有效值ID 续流二极管的电流有效值
ID =
∫
0
π +α I d (ωt ) = Id 2π
2 d
7）晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压 晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压均为电 源电压的峰值。 源电压的峰值。
U TM = 2U 2
单相半波可控整流器的优点是电路简单， 单相半波可控整流器的优点是电路简单，调整方 容易实现。但整流电压脉动大， 便，容易实现。但整流电压脉动大，每周期脉动 一次。变压器二次侧流过单方向的电流， 一次。变压器二次侧流过单方向的电流，存在直 流磁化、利用率低的问题，为使变压器不饱和， 流磁化、利用率低的问题，为使变压器不饱和， 必须增大铁心截面，这样就导致设备容量增大。 必须增大铁心截面，这样就导致设备容量增大。
单相半波可控整流
答案
答案
1 8 0 8 9 9 1 1 . 5 9 r a d
α=89°
SU I 4 8 4 0 V A 2
PU I s i n 2 P F 0 . 4 9 9 SU I 2 4 2
UU ( 2 ~ 3 ) ( 2 ~ 3 ) 3 1 1 6 2 2 ~ 9 3 3 V , 选 取 8 0 0 V T n T m
2.2.2 单相桥式全控整流电路
1、阻性负载
（α 的移相范围是0°～180°）
动画
u U s in t2 U s in t 2 2 m 2
图2.2.6 单相全控桥式整流电路 带电阻性负载的电路与工作波形
工作原理分析：
当交流电压 u2进入正半周时 ，a端电位高于b端电位 ，两个晶闸管 T1T2同时承受正向电压 ，如果此时门极无触发信号ug ，则两个晶闸管仍处 于正相阻断状态，其等效电阻远远大于负载电阻 Rd，电源电压u2将全部加 在T 1 和T 2 上 。 在ω t＝α 时刻 ，给T1和T2同时加触发脉冲 ，则两个晶闸管立即触发 导通 。 在ω t＝π ＋α 时，同时给T1和T2加触发脉冲使其导通 。 当由负半周电压过零变正时，T3和T4因电流过零而关断。在此期间T1 和T2因承受反压而截止。 由以上电路工作原理可知，在交流电源的正、负半周里， T1、T2和T3、 T4两组晶闸管轮流触发导通，将交流电源变成脉动的直流电。改变触发脉 冲出现的时刻，即改变α 的大小，、的波形和平均值随之改变。
感性负载上的输出电压平均值Ud为
1 1 U U U u d ( t ) u d ( t ) d dR dL R L 2 2
单相半波可控整流电路实验报告
单相半波可控整流电路实验报告实验目的：通过搭建单相半波可控整流电路，了解可控硅的工作原理，掌握可控整流电路的基本特性，并通过实验数据分析和计算，验证理论知识。
实验原理：单相半波可控整流电路是由交流电源、负载电阻和可控硅组成的。
当可控硅触发角大于零时，可控硅导通，电流通过负载电阻，负载电压为零；当可控硅触发角小于零时，可控硅关断，负载电压为正弦波形。
实验仪器与设备：1. 交流电源。
2. 可控硅。
3. 负载电阻。
4. 示波器。
5. 万用表。
6. 电阻箱。
7. 直流电压表。
8. 直流电流表。
实验步骤：1. 按照电路图连接实验电路。
2. 调节交流电源电压，使得可控硅触发角为零。
3. 通过示波器观察输入输出波形。
4. 测量电路中的电压和电流值。
5. 改变可控硅触发角，重复步骤3和4。
6. 记录实验数据。
实验结果：1. 当可控硅触发角为零时，可控硅导通，负载电压为零。
2. 随着可控硅触发角的增大，负载电压波形逐渐变化。
3. 实验数据和理论计算结果基本吻合。
实验分析：通过实验数据和波形图的观察，我们可以清晰地看到可控硅的导通和关断过程，以及负载电压的变化规律。
同时，通过实验数据和理论计算结果的比对，可以验证理论知识的准确性。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了单相半波可控整流电路的工作原理和特性，掌握了可控整流电路的实验操作方法，并通过实验数据验证了理论知识的正确性。
同时，实验过程中我们也发现了一些问题，例如在调节可控硅触发角时需要小心操作，以免对设备造成损坏。
实验改进：在今后的实验中，我们可以尝试使用不同的负载电阻，观察可控整流电路在不同负载条件下的工作情况，以及进一步探索可控整流电路的特性和应用。
通过本次实验，我们对单相半波可控整流电路有了更深入的了解，也提高了实验操作和数据分析的能力，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
单相半波可控整流电路设计
单相半波可控整流电路设计单相半波可控整流电路是一种常用的电力电子装置，主要用于将交流电变为直流电。
它通过控制半导体开关器件的导通和关断，实现对电流的控制和整流功能。
本文将介绍单相半波可控整流电路的设计原理、电路框图和性能参数的分析。
1.设计原理单相半波可控整流电路采用单相二值整流电路进行整流操作。
其原理是通过半导体开关器件，如可控硅管（SCR）或晶闸管（thyristor）来控制电流的流动方向。
当输入电压为正向时，开关器件导通，电流通过负载，实现整流功能；当输入电压为反向时，开关器件不导通，电流无法通过负载。
因此，通过控制开关器件的导通和关断，可以实现对电流的控制和方向的切换。
2.电路框图```+---------++----++----++----+AC，输入变压器，-----，整流器，-----，负载，------，稳压电源+---------++----++----++----+```电路中的输入变压器主要用来将输入的交流电压进行降压，以适应整流器的工作要求。
整流器包括可控硅管和控制电路，负载为所需的直流负载。
稳压电源主要用来稳定输出电压，以保证负载稳定工作。
3.性能参数分析-输出电流的控制范围和精度：通过控制开关器件的导通角和触发角，可以实现对输出电流的控制。
控制范围和精度决定了电路的调节性能。
-输出电压的稳定性：稳压电源的设计和选型对输出电压的稳定性有重要影响。
输出电压的稳定性决定了负载的工作稳定性。
-效率：效率是衡量电路性能的一个重要指标。
效率高的电路可以提高电能的利用率和减少能源浪费。
-抗干扰能力：电路设计中需要考虑电磁干扰、温度变化等外界因素对电路性能的影响。
抗干扰能力强的电路可以提高电路的稳定性和可靠性。
-成本和可靠性：电路设计中还需要考虑电路的成本和可靠性。
合理设计和选用可靠的元器件可以提高电路的可靠性，降低成本。
综上所述，单相半波可控整流电路是一种常用的电力电子装置。
通过控制半导体开关器件的导通和关断，实现对电流的控制和整流功能。
电子技术教案设计单相半波可控整流电路
电子技术教案9.1单相半波可控整流电路 (2)9.2单相桥式半控整流电路 (3)9.3桥式全控整流电路的仿真 (4)第九章 晶闸管及其电路本小节将对半波可控整流、单相半控桥式整流、单相全控桥式整流电路进行仿真，全控桥式整流又分纯阻性负载和阻感负载，主要介绍电路的仿真方法和所能解决的问题。
9.1单相半波可控整流电路在EWB 中创建的半波整流电路见图9-1。
注意触发信号的接入方法，触发信号的频率应与输入信号的频率保持一致。
这里输入信号 V U 1002=，要求控制角︒=90α，理论上根据输入与输出信号的关系式可计算出输出信号平均值（不计晶闸管正向压降）：V U U 5.22290cos 145.020=︒+= 而实际的仿真结果如图9-1中电压表所示，为21.66V ，与理论计算很接近，表明仿真结果真实可靠。
图9-2是电路的仿真波形，其中a 图为输入信号与触发信号的对照波形，从图中可以看出控制角为90度；5-2b 图为输入信号与输出信号的对照波形。
图9-1 半波可控整流电路a ）b ） 图9-2 半波可控整流电路仿真波形9.2单相桥式半控整流电路桥式半控整流电路仿真图的创建方法如图9-3所示，由于是桥式整流，所以触发信号的频率应是输入信号频率的二倍。
理论上输出电压平均值按下式计算：V U U 2/)cos 1(9.020α+=当控制角α︒=60，V U 1202=时，计算得：V U 810=，与仿真结果近似相等。
用示波器图9-3 桥式半控整流电路仿真图还可观察到各点波形，如图9-4所示，其中a 图为输入信号与控制信号的对应波形；b图为输出信号的波形。
注意测量输出信号时示波器的接法，见图9-3。
a）b）图9-4 桥式半控整流电路的仿真波形9.3桥式全控整流电路的仿真桥式全控整流电路，纯阻性负载仿真图的创建方法如图9-5所示，理论上输出电压平图9-5 桥式全控整流电路的仿真图均值的计算方法同桥式半控整流电路，仿真结果与理论计算相符。
单相半波可控整流电路(阻感性负载加续流二极管)
03 续流二极管
续流二极管的作用
防止反向电流
在晶闸管关断期间，如果没有续流二极管，阻感性负载中的电流会反向流动， 可能导致设备损坏。续流二分反向电压，从而降低加在晶闸管上的反向电压，保护 晶闸管不受过电压的损坏。
续流二极管的选择与使用
测试设备
万用表、示波器、电源等。
测试结果分析
观察整流电路的输出电压和电流波形，分析其性能指标，并与理论 值进行比较。
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耐压要求
选择续流二极管时，应考虑其反向击 穿电压是否满足电路需求。
电流容量
根据阻感性负载的电流大小选择合适 的电流容量的续流二极管，以确保其 能够承受较大的电流。
开关频率
在高频开关状态下使用的二极管应具 有良好的开关性能和较小的反向恢复 时间。
安装方式
续流二极管应安装在散热良好的地方， 并确保其连接牢固可靠。
详细描述
在整流器导通期间，输入电压施加到阻感负载上，产生正向的电压波形。当整流 器截止时，续流二极管导通，将负载电流继续传递，此时电压波形为零。
电流波形分析
总结词
在单相半波可控整流电路中，电流波形在整流器导通期间呈 现矩形波形状，而在整流器截止期间呈现零电流。
详细描述
在整流器导通期间，电流从输入电源流向阻感负载，形成矩 形波形状。当整流器截止时，续流二极管导通，负载电流通 过二极管继续流动，此时电流波形为零。
乎没有无功损耗。
感性负载
02
主要特点是电流滞后于电压，功率因素较低，会产生较大的无
功损耗。
阻感性负载
03
同时具有电阻性和感性负载的特点，电流和电压之间有一定的
相位差，功率因素较低。
单相半波可控整流电路
一.单项半波不控整流电路
1.当电压为正半周时，二极管导通
2.当电压为负半周时，二极管截止
3.电路中电感的储能作用使二极管的导通角度增加了0
4.利用二极管的单相导电性实现整流
二.单相半波可控整流电路
1.为了控制导通时间，用晶闸管代替二极管
①当电压正半周，晶闸管导通还需要门极施加正的触发电流。
在此之前，负载两端电压为零。
②当电压正半周，晶闸管门极有正的触发电流，晶闸管导通。
此时负载两端电压等于电源电压。
③当电压负半周期，晶闸管反偏截止。
2.直流输出电压平均值
3.晶闸管承受的最大电压
当电压处于负半周最大值时，晶闸管承受的电压最大为:√2U
三.带阻感负载的单相半波可控整流电路
阻感负载的工作特点：电感对电流的变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不会发生突变。
1.0-wt1：
①.电压正半周，但是晶闸管门极没有触发电流，晶闸管截止。
②.晶闸管反偏，负载两端电压为零，晶闸管两端电压为电源电压U
2.wt1-Π
①.电压正半周，晶闸管门极有正的触发电路，晶闸管导通
②.晶闸管导通，负载两端电压为电源电压，晶闸管两端电压为零
3.Π-wt2
①.电源电压负半周，由于电感的作用，流过晶闸管的电流为正，晶闸管导通
②.晶闸管导通，负载两端电压等于电压电压，晶闸管两端电压为零
③.由于电感对电流的变化的抗拒作用，使得触发角a变大。
4.当晶闸管导通时，有：
四、结语
希望本文对大家能够有所帮助。
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电力电子技术课程设计说明书单相半波可控整流电路设计学生姓名：学号：学生姓名：学号：学院：计算机与控制工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：2016年月中北大学课程设计任务书2015/2016 学年第一学期学院：计算机与控制工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：学生姓名学号：课程设计题目：单相半波可控整流电路设计起迄日期: 2015年12月27日~ 2016年1月8日课程设计地点:德怀楼八层虚拟仿真实验室指导教师:学科部副主任：下达任务书日期: 2015 年 12月 26日课程设计任务书课程设计任务书目录1.绪论 (1)2. 2.单相半波可控整流电路设计 (2)2.1课程设计任务及要求 (2)2.2 电路原理图 (3)2.3单相半波可控整流电路的计算公式 (4)2.4带阻感负载时的工作情况 (5)3. MATLAB仿真 (5)3.1 MATLAB仿真图 (5)3.1.1主电路仿真图 (5)3.1.2触发电路仿真图 (6)3.2 元器件参数设置 (6)3.2.1设置MOSFET参数 (7)3.2.2设置电阻负载参数 (7)3.2.3设置电源参数 (8)3.2.4设置脉冲参数 (8)3.3 仿真结果展示 (9)4. 结论 (11)参考文献 (12)附录 (12)1.绪论电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。
因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。
电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。
电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。
近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。
电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。
这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。
利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。
这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。
电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。
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内容，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、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。
2. 单相半波可控整流电路设计单相半波可控电路总体设计框图如图所示图1电路设计流程图2.1课程设计任务及要求 1) 设计的电路为单相半波可控整流电路，负载为电阻负载。
2) 已知参数：直流负载电阻5R V =，单相交流电压100cos100()U t V π=。
3) 绘制电路原理图。
首先，分别分析并计算电阻两端平均电压25UL V =和30UL V =，功率管相对应的触发角。
其次，按照原理图，在仿真软件中建立仿真模型， 验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压25UL V =和30UL V =时的电路工作的波形图。
并对仿真结果进行必要的文字分析4) 根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件类型，可供选择的变流器件为晶闸管、MOSFET 和IGBT ，设计电路原理图；5) 画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。
6) 用Visio 绘图软件绘制电路原理图7) 利用Matlab仿真软件对电路图进行仿真分析2.2电路原理图及波形图2.电路原理图U20wtUg0wtUdwtUvtwt 0图3.单向半波可控整流电路电阻负载波形图实验电路如图2所示。
通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件变流器件为Mosfet 。
主电路原理说明： T 为变压器，Uvt 是变流器MOSFET 两端电压，U2为变压器副端电压，R 为阻性负载，Ud 为负载两段电压。
Id 为流过负载的电流，Ug 为触发电压。
根据MOSFET 导通的两个条件（MOSFET 的阳-阴极之间加正向电压；门极加正向电压，流入足够的门极电流）可以判断：在电源电压U2的正半周，U2>0，MOSFET 承受正向电压，可以被触发导通，但在给MOSFET 门极施加触发信号之前，MOSFET 处于正向阻断状态，电流Id=0,输出电压Ud=0，电源电压全部加在MOSFET 上，即Uvt=U2。
设在wt α=时刻向MOSFET 送出触发脉冲，MOSFET 被触发导通，若忽略MOSFET 的导通压降，则输出电压与电源电压相等，即ud=u2，电流Id=ud/Rd 。
当2wt π=时，电源电压u2=0，使得流过MOSFET 的电流降到维持电流以下而关断，此时电流Id=0，ud=0. 在电源电压u2的负半周，u2<0，MOSFET 承受反向电压，处于反向阻断状态，负载电压ud=0，电源电压全部加在MOSFET 上，Uvt=u2。
直到第二个周期相当于ωt1时刻再次施加触发脉冲，MOSFET 再次被触发导通，如此周而复始。
2.3单相半波可控整流电路的计算公式：根据设计要求可知电源电压为余弦函数，有效值2U =，0.02T s =，触发角22ππα-<<输出电压平均值：2sin(1sin )2Ud απ=- （2—1） 负载电阻值：5R =Ω1.当25Ud V =时，有公式可求出触发角34.75α=-︒电流平均值Ud Id R==5A 2.当30Ud V =时，有公式可求出触发角65.25α=-︒电流平均值Ud Id R==6A 2.4 带电阻负载时的工作情况(1)在电源电压正半波（~22ππ-区间），MOSFET 承受正向电压，脉冲Ug 在wt α=处触发MOSFET ，MOSFET 开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
（2）在2wt π=时刻，U 2=0，电源电压自然过零，MOSFET 电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
（3）在电源电压负半波（3~22ππ区间），MOSFET 承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。
(4)直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲Ug 在2wt πα=+处又触发MOSFET ，MOSFET 再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。
3. MATLAB 仿真3.1 MATLAB 仿真图3.1.1主电路仿真图图4.主电路仿真图3.1.2触发脉冲仿真电路图5触发电路仿真图3.2 元器件参数设置3.2.1设置MOSFET参数图6.MOSFET参数设置图 3.2.2设置电阻负载参数图7.电阻负载参数设置图3.2.3设置电源参数图8.电源参数设置图3.2.4 设置时的脉冲参数当Ud=25V时，触发参数如图图9.触发脉冲参数设置图当Ud=30V时，触发参数如图图10.触发脉冲参数设置图3.3仿真结果展示当Ud=25V时图11.仿真结果图当Ud=30V时图12.仿真结果图仿真结果分析示波器第一个波形是电源电压，第二个波形是脉冲波形，第三个波形是负载两端电压，第四个波形是电流波形，第五个是MOSFET两端电压。
当电源电压U2〈0，MOSFET不导通，MOSFET两端受电源电压；当电源电压U2〉0且没有触发电流时，MOSFET同样不导通承受电源电压；当电源电压U2〉0而且有触发电流时，MOSFET导通，电阻负载承受电源电压，每个周期内重复上述情况。
4. 结论及体会结合以上波形图，我们可以分析出单相半波可控整流电路具有以下的特点：1、阻性负载时Ud和Id波形相同；2、MOSFET在触发时换流；3、在一个周期内，Ud只有一个波形；这次课程设计让我明白了很多关于电力电子技术方面的知识，尤其是在课本中没有完全介绍的。
要完成这次课程设计，关靠书本知识是远远不够的，所以我查阅了很多关于电力电子的书籍，并且也通过网络查到了很多相关的知识，为这次课程设计做了很多帮助。
对于课程设计的内容，首先要做的应是对设计内容的理论理解，在理论充分理解的基础上，才能做好课程设计，才能设计出性能良好的电路。
整流电路中，基本元件的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。
设计过程中，我明白了整流电路，尤其是单相半波可控整流电路的重要性以及整流电路设计方法的多样性。
通过这次课程设计，我对文档的编排也有了一定的掌握，这对于以后的毕业设计及工作需要都有很大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子这门课程，把以前一些没弄懂的问题这次弄明白了一部分，当然没有全部。
整个课程设计过程中，由于理论知识的缺乏，以及对课程设计的不熟悉，课程设计还有很多不足之处，在以后的课程设计中，希望能有所改善。
参考文献[1] 王兆安.电力电子技术.机械工业出版社.2008[2] 刘志刚.电力电子学.清华大学出版社.2009[3] 石玉.电力电子技术例题与电路设计指导.机械工业出版社.2003[4] 张兴，张崇巍.PWM整流器及其控制[M].北京：机械工业出版社，2012附录在本次课设中负责仿真电路的连接，负责后期word的制作。