电子电路设计单相桥式半控整流电路

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电力电子实验报告——单相桥式半控整流电路仿真

仲恺农业工程学院实验报告自动化（院、系）自动化专业121 班组电力电子实验课学号201210344105 姓名彭森荣日期2014年11月20日教师评定实验一：单相桥式半控整流电路仿真一、实验目的：1.通过实验了解单项桥式半控整流电路的工作原理；2.通过仿真发现在没有续流二极管时发生失控的波形图，并分析；3.初步熟悉multisim 13软件的使用。

二、实验器材：实验PC机、multisim 13电路仿真软件等。

三、实验原理：单项桥式半控整流电路中，假设负载的电感很大，且电路已工作在稳态的时候。

在输入交流正弦电压u2，晶闸管在α处的上升沿进行触发，两个不同的触发信号使得两个晶闸管在不同时刻触发。

在u2的正半周，触发信号给VD1进行触发，此时VD2关断，与D4形成通路，构成正向导通桥式电路，这个阶段，若忽略器件的通态电压，那么输出的电压变为0，不会出现负数的情况；同样，当在u2的负半周时，当触发信号到达的时候，VD2被触发而开通，VD1关断，与D3形成通路，构成反向导通桥式电路，这个阶段中，同样假设忽略器件的通态，那么当U2过零边正时，输出电压又变为零。

两次触发使得电流大方向并不发生改变，从而使得输出的电流和电压都是在坐标轴的上方，即数值均不为负数，因此达到了整流的效果。

本实验在进行仿真的时候，没有用到续流二极管（其作用是防止在实际运用的1 / 52 / 5 时候发生失控）进行续流，而是用开关对晶闸管VD2进行间接控制，以便看到失控时的仿真效果。

四、实验步骤与内容：1. 按照原理的实验图在multisim 中进行操作，如图（1）所示；2. 对脉冲信号源V2，V3进行数据的修改，其中V2修改如图（2）所示，V （3）的修改如图（3）所示；3. 修改电感L 的数据和电阻R 的阻值，不断测试数据是否合适仿真，并把电流器和电压器的阻值分别改为11.246Ω和113.82M Ω；4. 把输入的信号源的相角值由0改为36°，以观察此时的波形图；5. 电子元件的数据修改完成后，点击开始仿真，并打图（1）图（2）图（3）3 / 5开示波器观察示波的波形，适当时候把开关打开，再观察波形；6. 形成报告，分析结果。

电工电子技术-单相桥式整流电路

_
u2负半周时电流通路
TA
u1
D4
u2
D1
D3
D2
RL u0
B
+
在u2的负半周，VD2、VD4正向导通，二极管VD1、VD3反向截止，电流的路径是：B→VD2→RL→VD4→A。
+ u2
u2 uo
D4 D1
D3
D2
RL u0
t t
u2>0 时 u2<0 时
D1,D3导通 D2,D4截止电流通路: 由+经D1 RLD3-
12.1.2 单相桥式整流电路
单相桥式整流电路是工程中最常用的一种单相全波整流电路。它由四只二极管组成，如图（a）图所示，图（b）图所示是它的简化画法。
1．工作原理
u2正半周时电流通路
+
TA
u1
VD4
u2
VD
RL
VD1 3
u0
VD2
B_
在电压u2的正半周，VD1、VD3正向导通，VD2、VD4反向截止，电流的路径是：A→VD1→RL→VD3→B。
D2,D4导通 D1,D3截止电流通路: 由-经D2 RLD4+
输出是脉动的直流电压！
几种常见的硅整流桥
+ ~~ -
~+~-
+AC-
2．负载上的直流电压和直流电流
负载上的直流电压为：
U o
1 π
π 02U 2Fra biblioteksin tdt
22 π
U2
0.9U 2
负载上的直流电流为：
Io
Uo RL
0.9 U 2 RL
3．二极管的选择
每只二极管的平均电流为负载上直流电流的一半，即

实验一单相桥式半控整流电路实验

实验一单相桥式半控整流电路实验一．实验目的1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载时的工作。

2．熟悉NMCL—05E组件锯齿波触发电路的工作。

3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。

二．实验线路及原理实验原理图如图1。

晶闸管VT1、VT3和二极管VD4、VD6组成单相桥式半控整流电路。

电源电压为线电压U UV，VT1、VT3分别获取触发单元1和触发单元3输出的控制脉冲。

2触发单元的同步信号均取自U UV，所以脉冲相位相同。

通过调节给定单元的直流给定电压可以调节控制角。

VD2图1 实验原理图实际接线图如图2。

1-2 单相桥式半控整流电路图2 实际接线图三．实验内容1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。

2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。

4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。

四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏2．NMCL—33组件3．NMCL—05E组件4．NMEL —03/4组件 5．NMCL —31A 组件 6．双踪示波器（自备） 7．万用表（自备）五．注意事项1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A ），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。

2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。

（2）在控制电压U ct =0时，接通主电源。

然后逐渐增大U ct ，使整流电路投入工作。

（3）断开整流电路时，应先把U ct 降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。

3．注意示波器的使用。

4．NMCL —33的内部脉冲需断开。

六．实验方法1．将NMCL —05E 面板左上角的同步电压输入接MEL —002T 的U 、V 输出端。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压U uv =220v 。

不可控、半控、全控整流电路

1.2 单相桥式全控整流电路
负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动
uad
q =p

机的机械特性将很软。
E
0
p
wt
为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。
id
O
wt
图2-8 单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况
这时整流电压ud的波形和负载电流id的波形与阻感负载电流连续时的波形相同，ud的计算公式也一样。为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：
a)
变压器二次侧接成星形得到
u 2 a =0 u a
ub
uc R
id
零线，而一次侧接成三角形
b)
避免3次谐波流入电网。
O wt1
wt2
w t3
wt
uG
三个晶闸管分别接入a、b、c
c) O
wt
ud
三相电源，其阴极连接在一 d)
O
wt
起——共阴极接法。
i VT 1
e)
自然换相点：
O f) u VT 1
单相全波与单相全控桥的区别：
单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，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。单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个。
从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用。
1.2 单相桥式全控整流电路
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
工作原理及波形分析
VT1和VT4组成一对桥臂，在 u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。

单相桥式半控整流电路阻感负载移相范围

单相桥式半控整流电路是一种常见的电子电路，用于将交流电转换为直流电。

在许多电力电子应用中，这种电路被广泛应用。

在这篇文章中，我们将重点讨论单相桥式半控整流电路在阻感负载移相范围内的应用和特性。

1. 半控整流电路的基本原理单相桥式半控整流电路由四个功率晶闸管和四个二极管组成，其基本原理是通过控制晶闸管的导通角度来控制整流电路的输出电压和电流。

在半控整流电路中，晶闸管在每个交流周期内只进行一次导通，通过改变晶闸管的导通角，可以实现电压和电流的控制。

2. 阻感负载移相范围在实际应用中，半控整流电路通常用于驱动感性负载，如电感、变压器等。

在这种情况下，负载的电流和电压波形将出现移相现象，这是由于感性负载的特性所导致的。

在移相范围内，整流电路的性能和稳定性会发生改变，需要进行合适的设计和控制。

3. 移相现象的原因当桥式半控整流电路驱动感性负载时，感性负载将导致电流和电压波形的移相现象。

这是由于感性负载的特性，即在感性元件中通过的电流滞后于电压。

在整流电路中，感性负载的移相现象将导致输出电流的波形发生变化，对电路的稳定性和性能产生影响。

4. 整流电路的适应性在阻感负载移相范围内，整流电路需要具有良好的适应性，能够稳定地驱动感性负载并保持整流电流的稳定性。

这需要对整流电路进行合理的设计和参数选择，以确保在移相范围内仍能保持较好的性能和稳定性。

5. 控制策略在阻感负载移相范围内，需要采取合适的控制策略来实现整流电路对感性负载的稳定驱动。

常见的控制策略包括改变晶闸管的触发脉冲相位、调整晶闸管的触发角度等。

通过合理的控制策略，可以实现整流电路在移相范围内的稳定运行。

6. 参数设计在设计阻感负载移相范围内的半控整流电路时，需要进行合理的参数设计。

这包括选择合适的晶闸管类型和参数、确定适当的触发脉冲相位、优化感性负载参数等。

合理的参数设计可以提高整流电路的性能和稳定性。

7. 应用案例针对阻感负载移相范围内的半控整流电路，在实际应用中存在着大量的案例和经验。

单相桥式半控整流电路建模与仿真(阻感性负载)

寸标注规范，使用计算机绘图。
（4）曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意
图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求绘制（采用计算机辅助绘图）。
（5）课程设计说明书（报告）中图表、公式要求如下：
（a）图：图的名称采用中文，中文字体为五号宋体，图名在图片下面。引
用图应在图题右上角标出文献来源。图号以章为单位顺序编号。格式为：图1-1，
（1）计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图简明，书写整洁。文中图、
表按制图要求绘制。
（2）段落及层次要求：每节标题以四号黑体左起打印（段前段后各0.5行），
节下为小节，以小四号黑体左起打印（段前段后各0.5行）。换行后以小四号宋
体打印正文。节、小节分别以1、1.1、1.1.1依次标出，空一字符后接各部分的标题。
签字：
年月日
课程设计说明书撰写格式
为了保证课程设计质量，特制定本规范。
设计说明书要求按统一格式打印，其版面要求：A4纸，页边距：上2cm，下
2cm，左2.5cm、右2cm；字体：正文宋体、小四号；行距：固定值20；页码：
底部居中。
一份完整的设计说明书应包括以下几个方面：
一、封面（包括题目、院系、学生班级、设计组号、学生组员姓名、指导
1．设计目的：
1）加深电力电子技术内容的理解.
2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。
3）学会使用MATLAB\SIMULINK软件来进行电力电子的建模与仿真.
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
已知:单相半波可控整流电路中,晶闸管参数如下
负载参数: （阻感性负载）.当
教师姓名等）(见附1)。

电力电子课程设计单相半波可控整流

电力电子课程设计单相半波可控整流目录1. .......................................................................................................................... 绪论 (2)2. 单相半控桥式整流电路电路设计 (2)2.1电路原理图 (2)2.2单相桥式半控整流电路的计算公式 (3)2.3带阻感负载时的工作情况 (3)3. MATLUB仿真 (4)3.1 MATLUB仿真图 (4)3.2 元器件参数设置 (4)3.2.1设置晶闸管参数 (4)3.2.2设置交流电源参数 (5)3.2.3设置负载参数 (5)3.2.4设置脉冲参数 (6)3.3 仿真结果展示 (7)4. 结论 (8)参考文献 (9)1. 绪论电力电子技术是以电力、电能为研究对象的电子技术，又称电力电子学（Power Electronics）。

它主要研究各种电力电子半导体器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或设置，以完成对电能的变换和控制。

电力电子学是横跨“电子”“电力”“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

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的变换和控制，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的相似之处。

单相桥式整流电路是一种相对重要的整流电路，把交流电能转换成直流电能的一种桥式整流电路。

它可以应用到很多的地方，在许多的元器件中都有用到，范围广泛。

本课程设计内容是设计一个单相桥式半控整流电路为PL负载提供直流电源。

本文需要研究的是设计一个主电路、控制电路组成的总电路，以及要进行MATLAB仿真实验。

其中主电路是要设计一个单相半控桥式整流电路，控制电路是要同步信号为锯齿波的触发电路。

2. 单相半控桥式整流电路电路设计单相半控桥式整流电路总体设计框图如图所示2.1 电路原理图实验电路如图所示。

实验二__单相桥式半控整流电路实验

电力电子技术实验总结报告姓名：学号：专业与班级：电气20 - 班实验名称: 实验二单相桥式半控整流电路实验成绩：日期：20 - -实验二单相桥式半控整流电路实验一、实验目的(1)加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。

(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。

三、实验线路及原理本实验线路如图3-1所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03-1挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到共阴极的两个晶闸管，图中的R用D42三相可调电阻，将两个 900Ω接成并联形式，二极管VD1、VD2、VD3及开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验用700mH，直流电压表、电流表从DJK02挂件获得。

图2-1 单相桥式半控整流电路实验线路图四、实验内容(1)单相桥式半控整流电路带电阻性负载。

(2)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。

五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。

(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。

六、思考题(1)单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?答：当a突然增大至180度或触发脉冲丢失是，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成为正弦波，即半周期Ud为正弦，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，称为失控。

在感性负载下发生失控现象。

需在负载前加并续流电容。

(2)在加续流二极管前后，单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何?七、试验数据及波形(1)单相桥式半控整流电路带电阻性负载：记录于下表中。

计算公式: U d = 0.9U2(1+cosα)/2描绘α=600、900时Ud、Uvt的波形。

α=600α=900(2)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载不接续流二极管VD3时，描绘α=600、900时Ud、Uvt的波形α=600 α=900③接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角α时U d 的波形，八、实验报告(1)画出①电阻性负载，②电阻电感性负载时U d/U2=f(α)的曲线。

4单相桥式半控整流电路—电阻性负载

4单相桥式半控整流电路—电阻性负载单相桥式半控整流电路是一种常用的电力电子变流器，可以实现直流
电压输出变换，同时实现对交流电的可控整流。

本文将重点介绍单相桥式
半控整流电路在电阻性负载下的工作原理和特性。

控制晶闸管桥由四个晶闸管（T1、T2、T3、T4）和四个反并联的二极
管（D1、D2、D3、D4）组成。

负载电阻用Rl表示。

控制晶闸管桥的工作
由上、下两个半桥分别负责，通过控制晶闸管的导通和关断时间，实现对
负载电压的控制。

单相桥式半控整流电路的工作原理如下：
通过控制晶闸管的导通和关断时间，可以实现对负载电压的控制。

当
控制晶闸管的触发角增大，则导通时间减小，反之，导通时间增加。

因此，在整个工作周期内，控制晶闸管的导通时间决定了负载电压的大小。

此外，单相桥式半控整流电路在电阻性负载下具有以下特性：
1.输出电压的纹波较大，因为晶闸管导通时存在固定的电压降和导通
电流的快速变化。

2.整流效率较低，因为晶闸管的导通和关断需要耗费一定的功率。

3.控制范围相对较小，由于晶闸管的导通时间决定了输出电压的大小，因此控制范围有限。

4.当负载电流较小时，存在较大的功率损耗，因为晶闸管的导通电流
与负载电流一致。

综上所述，单相桥式半控整流电路在电阻性负载下是一种简单且常用
的电力电子变流器，通过控制晶闸管的导通时间，可以实现对输出电压的
控制。

然而，由于存在电压纹波较大、整流效率较低和控制范围有限等问题，需要根据具体应用场景进行设计和选择。

实验七单相桥式半控整流电路实验

调整触发角并记录实验数据
调整触发角
通过改变晶闸管的触发角，观察整流电路的工作状态变化。
记录实验数据
在调整触发角的过程中，记录输入、输出电压、电流等参数的变化情况，并进行分析。
04 实验结果与分析
整流电路的输出电压与电流波形
总结词
通过实验，我们观察到了整流电路的输出电压与电流波形，并对其进行了分析。
解决方案2
尝试增加负载电阻的阻值，以减小电流对输出
电压的影响。
对电力电子技术的展望与思考
展望
随着电力电子技术的不断发展，未来可能会有更加高效、智能的整流电路出现，为电力系统的稳定运行提供更加可靠的保障。
思考
在实验过程中，我深刻体会到了电力电子技术在实际应用中的重要性。我认为，为了更好地掌握这门技术，除了学习理论知识外，还需要多进行实践操作，通过实验加深对原理的理解。同时，也需要关注电力电子技术的发展动态，了解最新的研究成果和应用情况。
的控制。
了解单相桥式半控整流电路在不同控制信号下的工作状态和输出
特性。
学习整流电路的参数计算和元件选择
学习整流电路的参数计算，包括输入电压、输出电压、电流等参数的计算方法。
学习元件的选择原则，包括晶闸管、二极管、电容等元件的选择标准和使用注意事项。
掌握根据实际需求进行元件参数的计算和选择，以确保整流电路的性能和稳定性。
详细描述
在实验过程中，我们通过改变触发角的大小，观察到了整流电路输出电压和电流波形的变化。随着触发角的增大，输出电压和电流波形均呈现出逐渐减小的趋势。这一结果表明，触发角是影响整流电路性能的重要参数。
元件参数对整流电路性能的影响
总结词
实验结果显示，元件参数对整流电路的性能具有重要影响。

单相桥式半控整流电路实验

总结词
在单相桥式半控整流电路中，输出电压与输入电压之间存在一定的关系，具体表现为输出电压的波形与输入电压的波形相似，但相位相反。
详细描述
当输入电压为正弦波时，整流电路的输出电压波形也是正弦波，但相位与输入电压相反。输出电压的幅值可以通过控制晶闸管的导通角来调节。
整流电路的效率与负载的关系
在实验过程中遇到了一些问题，通过查阅资料、与同学讨论以及反复实验，我学会了如何分析问题并找到解决方案。
对实验中遇到的问题的思考与改进
设备误差问题
在实验过程中，由于设备精度和测量误差的存在，导致实验结果与理论值存在一定的偏差。为了减小误差，可以选用精度更高的设备和更精确的测量方法。
电路稳定性问题
单相桥式半控整流电路实验
contents
目录
• 实验目的 • 实验设备与材料 • 实验步骤 • 实验结果与分析 • 实验总结与思考
实验目的
01
掌握单相桥式半控整流电路的工作原理
理解单相桥式半控整流电路的基本结构和工作原理，包括晶闸管、变压器、负载等元件的作用和工
作方式。
学习整流电路的触发脉冲产生和传输方式，了解触发脉冲对晶闸
二极管的工作状态与波形分析
总结词
在单相桥式半控整流电路中，二极管的工作状态与波形分析对于理解整流电路的工作原理非常重要。
详细描述
二极管在整流电路中起到续流的作用，当晶闸管处于关断状态时，二极管导通，使得电流能够继续流通。通过对二极管的工作状态进行波形分析，可以了解整流电路的工作过程和各元件的工作状态。
THANKS.
实验总结与思考
05
本实验的收获与体会
深入理解了单相桥式半控整流电路的工作原理

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。