单相桥式全控整流电路纯电阻课程设计
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电阻性负载课程设计word精品
郑州航院机电工程学院电力电子课程设汁一一单相桥式全控整流电路电阻性负我目录一、概述 (2)二、设计任务与要求2.1、设计题目 (2)2.2、设计条件 (2)2.3、设计任务 (2)2.4、注意事项 (3)三、设计方案简介3.1单相桥式全控整流电路电阻性负载主电路 (3)3. 2单相桥式全控幣流电路电阻性负载触发电路的设计 (4)四、相关器件的选型与参数的计算4.1计算控制角的移相范围4. 2变压器参数的确定 (5)4. 3晶闸管参数的确定 (6)4. 4触发电路参数的确定 (7)五、结束语 (8)六、参考文献 (8)郑州航院机电工程学院电力电子课程设计一单柑桥式全控整流电路电阻性负戦一、概述电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效的节约能源，并成为新能源与电网的中间接口。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，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大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域己经深入到国名经济的各个部门以及人们的日常生活。
二、设计任务与要求2. 1设计题目：单相桥式全控整流电路电阻性负载2.2设计条件：（1）电网：380V, 50Hz：（2）晶闸管单相桥式全控整流电路；（3）负载电床在100V-150V之间连续可调：（4）负载电阻20Q ；2.3设计任务：（1）电源变压器设计，计算变压器容臺、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学握：（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、稳斥二极管参数、单节晶体管参数；估算隰、C的取值范用：（6）电路图设计，给岀主电路、触发电路相结合的完整电路图。
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性负载课程设计.
1绪论电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，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应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
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。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
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。
2设计任务2.1设计目的1．加深理解《电力电子技术》课程的基本理论。
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。
单相桥式整流电路纯电阻负载课程设计
1引言什么是电力电子技术？顾名思义，可以认为，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
目前所用的电力电子器件均由半导体制成，故也称“电力半导体器件”。
电力电子技术所变换的“电力”功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。
本文以单相桥式全控整流电路电阻性负载为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理，并对MATLAB／SIMULINK模块中电力电子仿真所需要的电力系统模块做了简要的说明，介绍了单相桥式全控整流电路的主要环节及工作原理，并且分析了触发角为30°的情况，在此基础上运用MATLAB软件分别对电路的仿真进行了设计，实现了对单相桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行分析。
2 单相桥式全控整流电路纯电阻负载2.1 理论设计2.1.1 电路分析与工作原理单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图（1）：图（1）1）闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
2）在U2正半周（即a 点电位高于b 点电位）√若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压U2。
√在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。
3）当U2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
4）在U2负半周，仍在触发角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。
5）到U2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。
单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形如图（2）所示：图（2）2.1.2 参数计算1）晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为和 。
2）整流电压平均值为：b)c)d)uVT222U 22U ⎰+=+==παααπωωπ2cos 19.02cos 122)(d sin 21222U U t t U U dα=0时，Ud= Ud0=0.9U2。
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 。
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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。
单项桥式全控整流电路(纯电阻)
进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技 术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结 合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET勺问世,导致了中小
功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管（IGBT）的出现，又为大中型功 率电源向高频发展带来机遇。MOSFE和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向 现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导 体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTF在电力电子领域巳成定 论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加 完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础
内部结构：四层三个结如图2.2
2）晶闸管的工作原理图
晶闸管由四层半导体（R、N、P2、2）组成，形成三个结J1（RN）、J2（NiR）、J3（PN0,并分别从Pi、P2、2引入A、G K三个电极，如图1.2（左）所示。由于 具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图2.3（右）所示
的两个晶闸管Ti（P1-N1-R）和（N-P,N2）组成的等效电路。
3）晶闸管的门极触发条件
（1）:晶闸管承受反向电压时，不论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才能导通；
（3）:晶闸管一旦导通门极就失去控制作用；
（4）:要使晶闸管关断，只能使其电流小到零一下。
晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的触发电流IG的电路称为
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--
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。
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。
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。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)-课程设计.
学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师2012 年12 月29 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:初始条件：（四）单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）设计条件：1、电源电压：交流220V/50Hz2、输出功率：1000W3、移相范围0º~180º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；4、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：年月日摘要此次电力电子课程设计，主要是运用MATLAB的simulink仿真功能进行电路仿真设计。
首先，通过查阅资料，找到解决办法。
由于所选的电路，在课堂上老师已经对其进行过讲解，所以，实践也还是比较顺利。
依据课本中学过的理论知识，根据题目所给的设计要求，进行参数计算。
由于课本上有关于参数计算的公式，因此参数设计的过程还算比较容易。
理论计算完毕，接下来就是仿真过程了，通过调用simulink库中已有元件，连接成仿真电路，由于simulink中有触发脉冲，因此免去了触发电路的设计，这使得课程设计大大简化。
关键词：电力电子课设，参数设计，simulink，仿真目录课程设计任务书 (I)摘要 (II)1单相桥式全控整流电路带电阻负载理论简介 (1)1.1单相桥式全控整流电路带电阻负载工作过程简介 (1)1.2单相桥式全控整流电路带电阻负载工作原理 (2)1.3与此次课设相关的部分计算公式 (3)2电路设计 (3)2.1主电路设计 (3)2.2驱动电路设计 (4)2.2.1触发电路TCA785简介 (5)2.2.2 TCA785的设计特点 (7)2.2.3 TCA785的极限参数 (7)2.2.4 TCA785锯齿波移相触发电路 (7)2.3保护电路设计 (8)2.3.1过电流保护 (8)2.3.2电流上升率di/dt的抑制 (8)2.3.3电压上升率du/dt的抑制 (9)3运用simulink对电路进行仿真 (9)3.1单相桥式全控整流仿真电路图设计 (9)3.2仿真模块参数设置 (10)3.3仿真输出图形 (13)4小结与体会 (16)5参考文献 (17)单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）1单相桥式全控整流电路带电阻负载理论简介1.1单相桥式全控整流电路带电阻负载工作过程简介单相全控桥式整流带电阻负载电路如图1所示。
单相桥式全控整流电路纯电阻课程设计
1 引言电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。
一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。
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。
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。
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。
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。
典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。
单相可控整流电路的交流侧接单相电源。
这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。
2 单相桥式全控整流电路2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1：图2.1 单相桥式全控整流电路原理图在单相桥式全控整流电路，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
在u2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。
在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、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u2负半周，仍在触发角a 处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。
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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1 引言电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。
一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。
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。
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。
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。
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。
典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。
单相可控整流电路的交流侧接单相电源。
这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。
2 单相桥式全控整流电路2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1：图2.1 单相桥式全控整流电路原理图在单相桥式全控整流电路，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
在u2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。
在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、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u2负半周，仍在触发角a 处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经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。
在u2负半周，仍在触发延迟角a 处触发VT2和VT3（VT2和VT3的a=0处为ωt=Π），VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经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。
晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。
由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。
整流电压平均值为：⎰+=+==παααπωωπ2cos 19.02cos 122)(d sin 21222U U t t U U d 向负载输出的直流平均电流为：2cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 晶闸管VT 1、VT 4 和 VT 2、VT 3 轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即2cos 145.0212α+==R U I I d dTb c) du V 图2.2单相桥式全控整流电路波形为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热等问题，为此需计算电流有效值。
流过晶闸管的电流有效值： παπαπωωππα-+==⎰2sin 212)(d )sin 2(21222R U t t R U I T 变压器二次电流有效值I2与输出直流电流有效值I 相等，为： παπαπωωππα-+===⎰2sin 21)()sin 2(12222R U t d t R U I I 由上两式可见I I T 21= 不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S =U 2I 22.1.1 工作原理第1阶段0~ωt1这阶段U2在正半周期a 点电位高于b 点电位,晶闸管VT1和VT2方向串联后于U2, 连接VT1承受正向电压为U2/2, VT2承受U2/2的反向电压,同样VT3和VT4反向串联后与U2连接,VT3承受U2/2的正向电压,VT4承受U2/2的反向电压。
虽然VT1和VT3受正向电压但是尚未触发导通负载没有电流通过所以Ud=0,id=0。
第2阶段ωt1 ~π在ωt1时同时触发VT1和VT3,由于VT1和VT3受正向电压而导通,有电流经a 点→VT1→R →VT3→变压器b 点形成回路。
在这段区间里Ud=U2,id=iVT1=iVT3=Ud/R 。
由于VT1和VT3导通忽略管压降UVT1=UVT2=0,而承受的电压为U VT2=U VT4=U 2。
第3阶段π~ωt2 从ωt=π开始U 2进入了负半周期,b 点电位高于a 点电位,VT 1和VT 3由于受反向电压而关断,这时VT 1~VT 4都不导通,各晶闸管承受U 2/2的电压,但VT 1和VT 3承受的事反向电压,VT 2和VT 4承受的是正向电压,负载没有电流通过U d =0,i d =i 2=0。
第4阶段ωt 2 ~π在ωt 2 时,U 2电压为负VT 2和VT 4受正向电压,触发VT 2和VT 4导通有电流经过b 点→VT 2→R →VT 4→a 点,在这段区间里U d =U 2,i d =i VT2=i VT4=i 2=U d /R 。
由于VT 2和VT 4导通,VT 2和VT 4承受U 2的负半周期电压,至此一个周期工作完毕,下一个周期重复上述过程，单项桥式整流电路两次脉冲间隔为180°。
2.2 参数计算整流电压平均值为： ⎰+=+==παααπωωπ2cos 19.02cos 122)(d sin 21222U U t t U U dα=0时，U d = U d0=0.9U 2 。
α=180时，U d =0。
可见，α角的移相范围为180。
向负载输出的平均电流值为：2cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半（因为一个周期内每个晶闸管只有半个周期导通），即：2cos 145.0212α+==R U I I d dT2.3 元器件选型及计算设计条件：1.电源电压：交流100V/50Hz2.输出功率：500W3.触发角 ︒=120α4.纯电阻负载① 整流电压平均值：2cos 129.0α+=U Ud =0.9×100×2120cos 1︒+=22.5V ② 向负载输出的直流电流平均值：Ud P Id ==500/22.5=22.22A③ 负载电阻R ：Id Ud R ==22.5/22.22=1.01Ω④ 延迟时间t ：VT1、4的触发时间：︒T =3601αt =︒⨯︒36002.0120=6.67msVT2、3的触发时间:()︒︒+︒⨯=36012018002.02t =16.67ms⑤ 流过晶闸管的电流有效值：⑥ 晶闸管承受的最大反向电压为2U 2=141.4VA R U t t R U I T 96.302sin 212)(d )sin 2(21222=-+==⎰παπαπωωππα⑦ 晶闸管额定电压为：U N =（2~3）×141.4=283~424V⑧ 晶闸管额定电流为：I N =（1.5~2）×30.96÷1.57=29.57~39.44A⑨ U1=220VU2=100V 变压器变比：2.210022021===U U K 晶闸管的电流平均值：A I I d dvT 11.1121== 变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值相等： A wt R U I I 78.43sin 2122=-+==παππ VA I U S 437878.4310022=⨯==3 触发电路设计晶闸管可控整流电路是通过控制触发角α的大小，即触控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小的，属于相控电路。
为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角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。
晶闸管触发电路应满足下列要求：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保证晶闸管可靠导通，，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。
④触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。
⑤触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大出发电流的3~5倍，脉冲前沿的陡度也需要增加，一般需达1~2A/s μ。
⑥所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。
⑦应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
4 单相桥式全控整流电路带电阻性负载仿真4.1 单相桥式全控整流电路仿真图设计图4.1 单相桥式全控整流电路仿真模型组成单相桥式全控整流电路的主要元器件有：交流电源，RLC负载，示波器等。
将电路元器件模块按单相整流的原理图连接起来组成仿真。
4.2 仿真结果分析波形图分别代表U2、VT1、4 上的触发脉冲、VT2、3上的触发脉冲、UVT1、4、IVT1、4、Ud、Id、UVT2、3、IVT2、3的波形变化：图4.2单相桥式全控整流电路仿真波形5 心得体会通过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，更深刻地了解了整流电路的设计方法，让我对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。
对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。
在这次课程设计过程中，碰到的难题就是MATLAB的使用。
因为在之前的学习中没有接触过MATLAB软件，在整个课程设计中都会在电路的设计和仿真中出现各种各样的问题而MATLAB软件又是作为工科生所必备的，在今后的学习中要认真总结经验，以便更好地掌握此软件的使用。
同时，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基本掌握了。
在实验的过程中，对参数的设定是及其重要的，触发角的参数设定错误，则出来的波形与要求是截然不同的，在对电阻的设定时也要格外注意，避免仿真出来的波形幅度过大或过小。
参考文献[1].王兆安.电力电子技术.机械工业出版社.2009[2].洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真.机械工业出版社.2006。