单相桥式晶闸管全控整流电路课程设计
单相桥式晶闸管全控整流电路课程设计汇总
学号：0121011360219课程设计题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计学院自动化学院专业自动化专业班级自动化1002班姓名李志强指导教师许湘莲2012 年12 月29 日课程设计任务书学生姓名：李志强专业班级：自动化1002班指导教师：许湘莲工作单位：武汉理工大学题目:初始条件：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（阻感负载）1、电源电压：交流220V、50Hz2、输出功率：1KW3、移相范围0°~90°要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料；5、通过答辩。
时间安排：2012.12.24-12.29指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。
首先对几种典型的整流电路的介绍，从而对比出桥式全控整流的优点，然后对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。
主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；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。
关键词：单相全控桥、晶闸管、整流目录1 系统方案及主电路设计 (1)1.1 整流电路对比 (1)1.2 系统流程框图 (3)1.3 主电路的设计 (3)1.4 整流电路参数计算 (5)1.5 晶闸管元件的选择 (6)2 驱动电路设计 (7)2.1 触发电路简介 (7)2.2 触发电路设计要求 (7)2.3 集成触发电路TCA789 (8)2.3.1 TCA785芯片介绍 (8)2.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (12)3 保护电路设计 (13)3.1 过电压保护 (13)3.2 过电流保护 (14)3.3 电流上升率di/dt的抑制 (14)3.4 电压上升率du/dt的抑制 (15)4 系统MATLAB仿真 (16)4.1 MATLAB软件介绍 (16)4.2 系统建模与参数设置 (16)4.3 系统仿真结果及分析 (20)设计体会 (24)参考文献 (25)1 系统方案及主电路设1.1 整流电路对比我们知道，单相整流电路形式是各种各样的，可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，整流的结构也是比较多的。
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
目录一设计目的 1二设计任务 1三设计内容与要求 1四设计资料及有关规定五设计成果要求5.2课程设计方案的选择5.2.1整流电路5.3主电路的设计5.3.1系统总设计框图5.3.4晶闸管基本参数5.3.4.1 动态特性5.3.4.2晶闸管的主要参数说明5.3.4.3晶闸管的选型5.3.5变压器的选取5.3.6 性能指标分析5.4触发电路和保护电路的设计5.4.1触发电路5.4.2保护电路的设计5.4.2.1 主电路的过电压保护电路设计5.4.2.2主电路的过电流保护电路设计5.4.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护5.6设计总结单相全控晶闸管整流电路课程设计一 设计目的（1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力；（2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。
（3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；（4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
二 设计任务（1）进行设计方案的比较，并选定设计方案；（2）课程设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明主电路元器件的计算和选型，以及控制电路的设计；（3）完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择；（4）完成驱动电路的设计，保护电路的设计；三 设计内容与要求负载为电阻电感性负载：L=700mH,R=500欧姆技术要求：电网供电电压为单相220V，50赫兹，输出电压为100V, 输出功率为1000W设计技术要求：（1）电源电压：交流100V/50Hz（2）输出功率：500W；（3）移相范围：0~90度。
四 设计资料及有关规定使用的元器件要求为：负载为220V、305A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电, 续流二极管,电感，电容，二极管，金属模电阻，三极管，触发电路KJ004，平波电抗器，运算放大器，功率电阻，220V和380V变压器。
五、设计成果要求5.1 课程设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆.2、技术要求:1)、电源电压：交流100V/50Hz2)、输出功率：100W3)、移相范围0º~90º5.2课程设计方案的选择5.2.1整流电路单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)电力电子课程设计
绪论电力电子学,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。
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。
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。
第一章理论分析及元件介绍1.1方案比较及选择我们知道，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几种方案：方案1：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图 1.1此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
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。
单相桥式全控课程设计
单相桥式全控课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单相桥式全控整流电路的基本原理，理解电路中各元器件的作用及相互关系。
2. 使学生了解单相桥式全控整流电路在不同负载条件下的工作特性，包括输出电压、电流波形及其相位关系。
3. 引导学生掌握单相桥式全控整流电路的参数计算方法，并能应用于实际电路设计中。
技能目标：1. 培养学生具备运用所学知识分析、解决实际电路问题的能力。
2. 让学生通过实验操作，学会单相桥式全控整流电路的搭建、调试和故障排查。
3. 提高学生的团队协作能力，培养学生之间的沟通与交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术专业的兴趣和热情，激发学生主动探索、创新的精神。
2. 引导学生树立正确的价值观，认识到电子技术在国民经济发展中的重要性。
3. 培养学生的安全意识，让学生在实验过程中养成良好的操作习惯。
课程性质：本课程属于电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，具有较强的学习能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，同时关注学生的情感态度价值观培养，使学生在掌握专业知识的同时，具备良好的职业素养。
通过具体的学习成果分解，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 单相桥式全控整流电路基本原理：讲解晶闸管的工作原理，分析单相桥式全控整流电路的构成、工作过程及各元器件的作用。
2. 单相桥式全控整流电路工作特性：介绍在不同负载条件下，输出电压、电流波形及其相位关系，分析电路的效率、功率因数等性能指标。
3. 单相桥式全控整流电路参数计算：教授电路参数计算方法，包括负载电阻、触发角度等参数的选择与计算。
4. 实践操作：安排学生进行单相桥式全控整流电路的搭建、调试及故障排查，提高学生的动手能力。
5. 教学案例解析：分析实际应用中的单相桥式全控整流电路，使学生更好地理解所学知识在实际工程中的应用。
单相全控桥式晶闸管整流电路(纯电阻负载)
在电源电压负半周，仍在触发延迟角α处触发T2和T3，T2和T3导通，电流从电源流入T2最后由T3流出，流回电源。当电源电压过零时，电流又降为0，T2和T3关断。此后又是T1和T4导通，如此循环工作下去。
由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路称为全波整流。
3.参数计算
流过晶闸管的电流有效值为：
电力电子综合课程设计报告
班级：自动化A班
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学号：**********
第一部分
1.Matlab仿真电路图及参数设置
1.1仿真电路图
1.2系统参数设置
电源及晶闸管参数设置
触发信号参数设置
2.原理分析
单相桥式全控整流电路是单相整流电路中应用较多的。在单相桥式全控整流电路中，晶闸管T1和T4组成一对桥臂，T2和T3组成另外一对桥臂。在电源电压正半周，若4个晶闸管均没有被触发，则负载电流为0，负载电压也为0，T1和T4各承受一半电源电压。若在触发角α处给T1和T4加触发脉冲，T1和T4导通，电流从电源流入T1最后由T4流出，流回电源。当电源电压过零时，流经晶闸管的电流也降到0，T1和T4关断。
输出直流电流有效值 为：
由于本次仿真设计要求电源电压为100V/50Hz，最大输出功率为500W。又当触发延迟角为0度时，晶闸管导通时间最长，流过负载电流有效值最大，所以应使导通延迟角为0度时输出功率为500W。令上式α为00，Us为100V， 为 /25rad/s可得RL等于20 。
单相桥式全控整流电路课程设计报告书
课程设计说明书（论文）题目单相桥式全控整流电路课程名称电力电子技术课程设计院(系、部、中心)专业电气工程与自动化（智能建筑电气）班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2010 年12月27日至2011年1月7日目录任务书 (2)第1章课程设计目的与要求 (5)1.1课程设计目的 (5)1.2课程设计的预备知识 (5)1.3 课程设计要求 (5)第2章课程设计方案的选择 (5)2.1整流电路 (6)2.2元器件的选择 (6)2.2.1晶闸管 (6)2.2.2 可关断晶闸管 (8)第3章主电路的设计 (8)3.1系统总设计框图 (9)3.2系统主体电路原理及说明 (9)3.3原理图的分析 (11)第4章辅助电路的设计 (11)4.1驱动电路的设计 (11)4.1.1触发电路 (12)4.2保护电路的设计 (13)4.2.1 主电路的过电压保护电路设计 (13)4.2.2主电路的过电流保护电路设计 (14)4.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护 (14)第五章元器件和电路参数计算 (15)5.1. 晶闸管的基本特性 (15)5.1.1．静态特性 (15)5.1.2．动态特性 (16)5.2晶闸管基本参数 (17)5.2.1晶闸管的主要参数说明 (17)5.2.2晶闸管的选型 (19)5.2.3变压器的选取 (19)5.3性能指标分析： (19)5.4元器件清单 (20)第六章系统仿真 (20)第七章设计总结 (21)任务书5．课程设计进度安排起止日期工作容12月27日－12月28日12月 28日－12月29日 12月 29日－12月30日1月30日－ 1 月31 日1月3日－ 1 月 4日1月4日－ 1 月 5日1月5 日－ 1 月 7日收集资料。
方案论证主电路设计理论计算。
选择器件的具体型号触发电路设计，确定变压器变比及容量总结并撰写说明书6．成绩考核办法教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院（系、部、中心）意见：主管领导签字：年月日第1章课程设计目的与要求1.1课程设计目的“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
单相桥式全控整流电路课程设计
• （3）在电压u2负半波的（π~π+α）区间。当ωt=π时，电源电压自然过零， 感应电势是晶闸管VT1、VT4继续导通。在电源电压负半波，晶闸管VT2、 VT3承受正向电压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
• （4）u2负半波的（π+α~2π）区间。在ωt=π+α时刻，触发晶闸管VT2、VT3 使其导通，负载电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→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上，负载上有输出电压（ud=－u2）和 电流。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反向电压而关 断。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。
• （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。
单相桥式全工作原理
• （1）在电压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，VT1、VT4处于关断状态。假设电路已经工作在稳定状态，则在 0~α区间由于电感的作用，晶闸管VT2、VT3维持导通。
• （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，负载电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→T的二次绕组→a流通，此时负 载上有输出电压（ud=u2）和电流。电压u2反向施加到晶闸管VT2、VT3上， 使其承受反向电压而处于关断状态。
单相桥式晶闸管全控整流电路课程设计
目录第1章绪论 (1)1.1 电力电子技术的发展 (2)1.2 电力电子技术的应用 (2)1.3 电力电子技术课程中的整流电路 (3)第2章系统方案及主电路设计 (4)2.1 方案的选择 (4)2.2 系统流程框图 (6)2.3 主电路的设计 (6)2.4 整流电路参数计算 (8)2.5 晶闸管元件的选择 (9)第3章驱动电路设计 (11)3.1 触发电路简介 (11)3.2 触发电路设计要求 (11)3.3 集成触发电路TCA789 (12)3.3.1 TCA785芯片介绍 (12)3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (16)第4章保护电路设计 (17)4.1 过电压保护 (17)4.2 过电流保护 (18)4.3 电流上升率di/dt的抑制 (18)4.4 电压上升率du/dt的抑制 (19)第5章系统MATLAB仿真 (20)5.1 MATLAB软件介绍 (20)5.2 系统建模与参数设置 (20)5.3 系统仿真结果及分析........................ 错误！未定义书签。
设计体会.. (28)参考文献 (29)附录A 系统电路图 (30)附录B 元器件清单 (24)第1章绪论1.1 电力电子技术的发展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。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计反电势 电阻负载
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计反电势电阻负载
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计反电势是指通过控制晶闸管的导通角度来控制电路的输出电压。
在整流电路中，当晶闸管导通时，电流从负载流过，形成一定的电压降，反电势即为这个电压降。
对于单相全控桥式整流电路而言，电路中有4个晶闸管，每个晶闸管都控制一个半周期的电流。
在正半周中，1和3晶闸管导通，电流通过负载，形成一定的反电势；在负半周中，2和4晶闸管导通，电流流向负载反方向，同样也会形成反电势。
设计反电势的方法主要是通过控制晶闸管的导通角度来调节电路输出的电压。
一般可以通过控制晶闸管的触发角来实现。
调整晶闸管的导通角度可以改变负载电流的截止角，从而影响负载电压，进而实现控制整流电路的输出电压。
在具体的电路设计中，可以使用适当的电路驱动电路和触发控制电路来实现对晶闸管的控制，从而实现所需的反电势。
至于电阻负载，它是指在整流电路输出端加入一个电阻来承载整流电路输出的电流。
在设计时，需要选择适当的电阻值来满足负载的电流要求。
同时，也要考虑电阻的功率和电流容量，以保证电阻能够正常工作并不发生过载。
晶闸管单相桥式全控整流电路仿真实验原理
晶闸管单相桥式全控整流电路仿真实验原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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单相全控桥式晶闸管整流电路的设计
1 绪论1.1 电力电子技术的发展史电力电子技术相对于其他一些高新技术来说更为边缘化，它是一门联系电力和电子的学科，电力电子技术为电能的产生和利用搭起了桥梁，为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台，电力电子技术从根本上提高了电能的应用效率。
电力电子技术的问世是在上世纪五十年代末，当第一只晶闸管研制成功之后，电力电子技术就正式进入了电气传动技术的大家族。
电力电子技术在可控硅整流装置开发中发挥了重要作用，是电气传动领域中革命性的成果。
电力电子技术在上个世纪的七十年代时有了一个质的发展，晶闸管产品逐步完成了从低压小电流到高压大电流的过度，并在晶闸管的基础上开发了不能自关断的半控型器件，这就是第一代的电力电子器件，它是电力电子技术历史上的一座里程碑。
电力电子技术的研究水平不断进步，制造工艺水平也不断提高，电力电子器件也随之有了更大的发展，获得了又一次的飞跃。
电力电子技术的进步代表是自关断全控型第二代电力电子器件，代表产品是GTR和GTO。
电力电子技术在上个世纪的九十年代有了更进一步的发展，电力电子器件在大频率、低损耗、快响应方面有了更好表现，电力电子技术想着复台化、标准模块化、智能化、功率集成化方向发展，形成了电力电子的正式技术理论，形成了一个新的高科技领域。
1.2 晶闸管晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier-- SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。
能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz以下）装置中的主要器件。
晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。
广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。
1.2.1 晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。
引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。
单相桥式全控整流电路实验报告
单相桥式全控整流电路实验报告一、实验目的1、熟悉单相桥式全控整流电路的工作原理。
2、掌握单相桥式全控整流电路在不同负载情况下的输出特性。
3、学会使用示波器等仪器观测电路中的电压、电流波形。
二、实验原理单相桥式全控整流电路由四个晶闸管组成，其电路图如下图所示：插入电路图在电源电压的正半周，晶闸管 VT1 和 VT4 承受正向电压，在触发脉冲的作用下导通，电流从电源的正端经 VT1、负载、VT4 流回电源的负端，负载上得到正电压；在电源电压的负半周，晶闸管 VT2 和VT3 承受正向电压，在触发脉冲的作用下导通，电流从电源的正端经VT2、负载、VT3 流回电源的负端，负载上得到负电压。
通过控制触发角α的大小，可以改变输出直流电压的平均值。
三、实验设备1、电力电子实验台2、示波器3、万用表4、电阻负载、电感负载四、实验内容及步骤（一）电阻负载实验1、按电路图连接好实验线路，将触发角α调至 0°。
2、合上电源，用示波器观测负载两端的电压波形和晶闸管两端的电压波形，记录输出直流电压 Ud 和交流输入电压 U2 的数值。
3、逐渐增大触发角α，分别测量α=30°、60°、90°、120°、150°时的 Ud 和 U2，并记录相应的电压波形。
（二）电感负载实验1、按电路图连接好实验线路，将触发角α调至 0°。
2、合上电源，用示波器观测负载两端的电压波形和晶闸管两端的电压波形，记录输出直流电压 Ud 和交流输入电压 U2 的数值。
3、逐渐增大触发角α，分别测量α=30°、60°、90°、120°、150°时的 Ud 和 U2，并记录相应的电压波形。
（三）反电动势负载实验1、按电路图连接好实验线路，将触发角α调至 0°。
2、合上电源，用示波器观测负载两端的电压波形和晶闸管两端的电压波形，记录输出直流电压 Ud 和交流输入电压 U2 的数值。
单相桥式全控整流电路课程设计报告书
目录前言 (2)第1章课程设计的任务书 (3)1.1 主要任务 (3)1.2 总体要求 (3)第2章方案选择 (4)2.1 主电路的论证 (4)2.2 触发电路的要求与选择 (4)2.3保护电路的选择 (7)第3章电路设计 (12)3.1主电路设计 (12)3.2 触发电路的设计……………………………………………………………1 33.3 保护电路的设计……………………………………………………………1 33.4 电路参数的计算 (15)第4章小结 (17)参考文献 (18)前言电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管）对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现电能使用最佳化。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。
变流技术也称为电力电子技术的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以与由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。
变流技术是电力电子技术的核心，变流技术的理论基础是电路理论。
整流电路是电力电子电路的一种，将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样。
按组成器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式和零式电路；按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
这次课程设计我们设计的是单相桥式全控整流电路，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率高一些，应用围更广。
第1章课程设计的任务书1.1课程设计的主要任务“电力电子技术”课程设计是在教学与试验的基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
因此，通过电力电子的课程设计达到以下几个目的1）培养综合应用所学知识，并初步设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力。
单相桥式整流电路课程设计报告
电力电子课程设计报告目录一、设计任务说明 (3)二、设计方案的比较 (4)三、单元电路的设计和主要元器件说明 (6)四、主电路的原理分析 (9)五、各主要元器件的选择： (12)六、驱动电路设计 (14)七、保护电路 (16)八、元器件清单 (21)九、设计总结 (22)十、参考文献 (23)一、设计任务说明1.设计任务：1)进行设计方案的比较，并选定设计方案；2)完成单元电路的设计和主要元器件说明；3)完成主电路的原理分析，各主要元件的选择；4)驱动电路的设计，保护电路的设计；5)利用仿真软件分析电路的工作过程；2.设计要求：1)单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载， L=700mH，R=500Ω2)技术要求：A. 电网供电电压为单相220V；B. 电网电压波动为5%—— 10%；C.输出电压为0—— 100V;二、设计方案的比较单相桥式整流电路有两种方式，一种是单相桥式全控整流电路，一种是单相桥式半控整流电路。
主要方案有三种：方案一：采用单相桥式全控整流电路，电路图如下：对于这个电路，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路，不需要续流二极管，不会出现失控现象，整流效果好，波形稳定。
变压器二次绕组不含直流分量，不会出现变压器直流磁化的问题，变压器利用率高。
方案二：采用单相桥式半控整流电路，电路图如下：相较于单相桥式全控整流电路，对每个导电回路进行控制，只需一个晶闸管，而另一个用二极管代替，这样使电路连接简便，且降低了成本，降低了损耗。
但是若无续流二极管，当α 突然增大到180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使Ud 成为正弦半波，级半周期Ud 为正弦波，另外半周期Ud 为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即失控现象。
因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。
综上所述：单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。
单相晶闸管全控整流电路
电力电子课程设计课题：单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路系部：电气与信息工程系班级：电气姓名：学号：指导老师：设计时间：摘要伴随着科学技术的飞速进步，做为电力电子技术的重要组成部分，整流电路已经广泛应用于工业中，如机庆、轧钢、造纸、纺织、电镀等领域。
整流电路它可按照以下几种方法分类：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，又分为单拍电路和双拍电路。
根据课程设计要求，本设计采用单相桥式全控整流电路，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。
AbstractAlong with the rapid scientific and technological progress, as the power electronics technology an important component of the rectifier circuit has been widely used in industries, such as machine IP, rolling, paper, textile, electroplating and other fields. It can rectifier circuit according to the following classification of several ways : 1. By component devices can be divided into uncontrollable, semi-controlled, three-wide control; 2. by the circuit structure can be divided into bridge circuit and zero circuit; 3. by the exchange of input phase is divided into several single-phase circuit and multiphase circuit; 4. by the current transformer secondary side in the direction of the one-way or two-way, the film is divided into single-and double-circuit film circuit. According to the curriculum design, the design of single-phase rectifier bridge-control circuit all single-phase controlled rectifier circuit output current pulse of small, high power factor, Current transformer secondary to reverse two large semi-wave, DC magnetization is no problem, transformers high utilization rate advantages.目录摘要 (1)前言 (3)1、课程设计任务书1.1 设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3 设计要求 (4)1.4 设计任务 (4)1.5设计参数 (4)2、可控整流电路的分类及一般结构图2.1 可控整流电路的分类 (5)2.2 可控整流电路的一般结构图 (5)3、方案的论证与选择3.1 负载的选择 (6)3.2 整流电路的选择 (9)3.2.1 晶闸管介绍 (9)3.2.2整流电路的方案与选择 (11)3.3 控制电路的选择 (12)3.3.1 单结晶体管介绍 (12)3.3.2 控制电路的论述与选择 (14)3.4保护电路的设计 (15)3.4.1 过电流保护电路 (15)3.4.2 过电压保护电路 (16)4、主电路的设计4.1 总电路原理图 (17)4.2 原理图分析 (17)4.3 参数的计算 (18)5、心得体会 (19)6、参考文献 (19)前言我们这次的任务是电力电子技术课程设计，以培养学生的工作能力为目的，使学生逐步提高获取知识的能力，学会解决工程问题的思维方法和工作方法。
单相桥式全控整流电路
第1章设计任务书1.1 设计任务和要求（1）设计任务：1、进行设计方案的比较，并选定设计方案；2、完成单元电路的设计和主要元器件的选择；3、完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择；4、单相整流电路的主电路、触发电路的设计；5、保护电路的设计；6、撰写设计说明书；7、利用MATLAB对自己所设计的单相整流电路进行仿真。
（选做）（2）设计要求单相桥式全控整流电路的设计要求为：①接电阻性负载②输出电压在0~100V连续可调③输出电流在20A以上④采用220V变压器降压供电。
1.2 方案的选择单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
下面分析各种单相相控整流电路在带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载时的工作情况。
单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。
弱点是：输出电压脉动冲大，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，表压气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。
单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。
第2章 系统原理方框图及主电路设计2．1系统原理方框图系统原理方框图如下图所示：单相电源输出触发电路保护电路整流主电路负载电路整流电路主要由触发电路、保护电路和整流主电路组成。
根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路接电阻性负载。
2．2主电路设计2．2．1主电路原理图及其工作波形图1 主电路原理图及工作波形图单相全控桥式整流电路带负载的电路如图1（a ）所示。
其中Tr 为整流变压器，T 1、T 4、T 3、T 2组成a 、b 两个桥臂，变压器二次电压u 2接在a 、b 两点，u 2 =t U t U m ωωsin 2sin 22= ,四只晶闸管组成整流桥。
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学号：2011551917湘潭大学课程设计题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计学院信息工程学院专业自动化专业班级自动化4班姓名严梦宇指导教师兰志勇2014 年 5 月19 日课程设计任务书学生姓名：严梦宇专业班级：自动化4班指导教师：兰志勇工作单位：湘潭大学题目:初始条件：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（阻感负载）1、电源电压：交流100V、50Hz2、输出功率：500w3、移相范围0°~90°摘要本次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。
首先对几种典型的整流电路的介绍，从而对比出桥式全控整流的优点，然后对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。
主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；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。
关键词：单相全控桥、晶闸管、整流单相桥式全控整流电路电路简图如图：单相桥式全控整流电路此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。
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。
相同的负载下流过晶闸管的平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。
系统流程框图根据方案选择与设计任务要求，画出系统电路的流程框图如图1-5所示。
整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。
根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路带阻感性负载。
系统流程框图主电路的设计主电路原理图如图1-6所示主电路原理图 输入 过电流保护 整流主电路 过电压保护驱动触发电路输出主电路工作波形图电路工作波形如图1-7所示。
为便于讨论，假设电路已工作于稳态。
(1) 工作原理在电源电压2u 正半周期间，VT1、VT2承受正向电压，若在αω=t 时触发，VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T 二次侧形成回路，但由于大电感的存在，2u 过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、VT2承受反相电压而截止。
输出电压的波形出现了负值部分。
在电源电压2u 负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，在απω+=t 时触发，VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流至VT3、VT4中在πω2=t 时，电压2u 过零，VT3、VT4因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。
值得注意的是，只有当时2πα≤，负载电流d i 才连续，当时2πα>，负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是20π-。
整流电路参数计算1.在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为2221222sin ()cos 0.9cos d U U td t U U πααωωααππ+===⎰由设计任务有输出功率500w ，100V U 2=，移相范围0º~90º，则输出电压平均值d U 的最大值可由得。
U 等于90V可见，当α在2/~0π范围内变化时，整流器可在0-90V 范围内取值。
2.整流输出电压有效值为100V3.整流输出电流平均值为：5A4.负载大小为：20 欧姆5.在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，整流变压器二次电流是正、负对称的方波，电流的平均值d I 和有效值I 相等，其波形系数为1。
流过每个晶闸管的电流平均值与有效值分别为：2.5A( 3.53556.晶闸管在导通时管压降T u =0,故其波形为与横轴重合的直线段；VT1和VT2加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、VT4已导通，把整个电压2u 加到VT1或VT2上，则每个元件承受的最大可能的正向电压等于22U ；VT1和VT2反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压2u 加到VT1或VT2上，故两个晶闸管承受的最大反向电压也为22U .触发电路简介电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。
采用良好的性能的驱动电路。
可以使电力电子器件工作在比较理想的开关状态，缩短开关时间，对装置的运行效率，可靠性和安全性都有很大的意义。
对于相控电路这样使用晶闸管的场合，在晶闸管阳极加上正向电压后，还必须在门极与阴极之间加上触发电压，晶闸管才能从截止转变为导通，习惯上称为触发控制。
提供这个触发电压的电路称为晶闸管的触发电路。
它决定每一个晶闸管的触发导通时刻，是晶闸管装置中不可缺少的一个重要组成部分。
晶闸管相控整流电路，通过控制触发角α的大小即控制触发脉冲起始位来控制输出电压的大小，为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证触发角α的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
2.2 触发电路设计要求晶闸管的型号很多，其应用电路种类也很多，不同的晶闸管型号，应用电路对触发信号都会有不同的要求。
但是，归纳起来，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。
不管是哪种触发电路，对它产生的触发脉冲都有如下要求：1、触发信号为直流、交流或脉冲电压，由于晶闸管导通后，门极触发信号即失去了控制作用，为了减小门极的损耗，一般不采用直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采用脉冲触发信号。
2、触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。
触发信号功率大小是晶闸管元件能否可靠触发的一个关键指标。
由于晶闸管元件门极参数的分散性很大，且随温度的变化也大，为使所有合格的元件均能可靠触发，可参考元件出厂的试验数据或产品目录来设计触发电路的输出电压、电流值，并有一定的裕量。
3、触发脉冲应有一定的宽度，脉搏冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发信号导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
普通晶闸管的导通时μ，故触发电路的宽度至少应有6sμ以上，对于电感性负载，由于电间约法为6s感会抑制电流的上升，触发脉冲的宽度应更大一些，通常为0.5ms至1ms，此外，某些具体电路对触发脉冲宽度会有一定的要求，如三相全控桥等电路的触发脉冲宽度要大于60°或采用双窄脉冲。
为了快速而可靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲的前沿叠加一个强触发i可达到最大脉冲，强触发脉冲的电流波形如图2-1所示。
强触发电流的幅值gm触发电流的5倍。
前沿t约为几sμ。
1强触发电流波形4、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲称相范围必须满足电路要求。
为保证控制的规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期都在相同控制角α触发导通，这就要求脉冲的频率必须与阳极电压同步。
同时，不同的电路或者相同的电路在不同的负载、不同的用途时，要求的α变化的范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿与阳极电压的相位变化范围不同，所用触发电路的脉冲移相范围必须满足实际的需要。
图2-3 TCA785锯齿波移相触发电路原理图锯齿波斜率由电位器RP1 调节，RP2 电位器调节晶闸管的触发角。
交流电源采用同步变压器提供，同步变压器与整流变压器为同一输入，根据TCA785能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别，从而可保证触发脉冲与晶闸管的阳极==≈。
电压保持同步。
同步变压器的变比选为K220/1544/314系统MATLAB仿真MATLAB软件介绍本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种，一是以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。
另外一种是面向控制系统电气原理结构图，使用Power System工具箱进行调速系统仿真的新方法。
本次系统仿真采用后一种方法。
系统建模与参数设置单相全控桥式整流电路模型主要由交流电源、同步触发脉冲、晶闸管全控桥、电感负载、测量等部分组成。
采用MATLAB面向电气原理结构图方法构成的单相全控桥式整流电路仿真模型如图所示。
单相全控桥式整流电路仿真模型相应参数设置1交流电压源参数U=100V，f=50Hz2负载参数R=20Ω，L=1H；3脉冲发生器触发信号1、2的振幅为1V，周期为0.02s（即频率为50Hz），当触发角为0°时，设置触发信号1的初相位为0s（即0°），触发信号2的初相位为0.01s（即180°）触发角为0°时，触发信号参数设置系统仿真结果及分析当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。
图6-2是单相全控桥式整流电路仿真模型在触发角分别为0°、45°、60°、90°时的输出曲线。
从仿真结果可以看出，它非常接近于理论分析的波形。
触发角为0°触发角为45°触发角为60°触发角为90°系统仿真结果及分析当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。
图6-2是单相全控桥式整流电路仿真模型在触发角分别为0°、45°、60°、90°时的输出曲线。
从仿真结果可以看出，它非常接近于理论分析的波形。
单相全控桥式整流电路理论波形1、在电源电压u正半周期，晶闸管TV1（和TV4）承受正向电压，在α时施2加触发信号CF1，使晶闸管TV1（和TV4）导通，则电源电压通过TV1和TV4加至负载上，晶闸管TV1两端的电压近视为0（忽略管压降）。
当电源电压过零变负时，由于电感的存在，TV1（和TV4）仍继续导通，负载电流Zi和电压Zu连续。
2相比较，分别在α=45°、α=60°施加触发信号CF1，晶闸管TV1（和TV4）导通后，负载电压Zu接近于变压器二次侧电压AC的波形。
负载电流Zi存在断续，可知已知电感（700mH）还不够大，与前面的理论分析假设的大电感有区别。
3当触发角α=90°，理论值平均电压Ud=0，图中Zu接近于0。
4、数据分析：（1）、α=0°，实际值Ud=90.069；理论值Ud=90；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；（2）、α=45°，实际值Ud=64.056；理论值Ud=64；实测值和理论值非常接近，误差极小；（3）、α=60°，实际值Ud=45.034；理论值Ud=45；实测值和理论值非常接近，误差极小；（2）、α=00°，实际值Ud=0.062；理论值Ud=0；实测值和理论值非常接近，误差极小。