单相全波整流电路的设计
单相全波可控整流电路
晶闸管的触发角与控制角
触发角
触发角是晶闸管开始导通的角度，也称为控制角。通过改变触发角的大小，可以调节单相全波可控整 流电路的输出电压和电流。触发角的大小决定了整流器的工作状态和性能。
控制角
控制角是晶闸管的控制信号与交流电源之间的相位差，也称为移相角。控制角的大小决定了晶闸管的 导通时间和整流器的输出电压。在单相全波可控整流电路中，控制角的大小可以通过改变触发角来调 节。
应用范围
单相全波可控整流电路在各种需要直流电源的场合具有广泛应用，如电池充电、电机控制 、LED照明等领域。由于其结构简单、性能稳定、成本低廉等优点，成为电力电子领域中 一种常见的整流电路形式。
02 工作原理
电路组成与工作过程
电路组成
单相全波可控整流电路由整流变 压器、可控硅整流器、负载和滤 波器等部分组成。
换为直流电，为电动汽车提供充电服务。
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改进方法
优化元件布局和电路设计
通过优化元件布局和电路设计，减少元件数量，降低制造成本和 维护难度。
采用软开关技术
通过软开关技术降低开关动作对电源的干扰和污染。
增加调节和控制功能
通过增加调节和控制功能，提高单相全波可控整流电路的灵活性和 适应性，以满足更广泛的应用需求。
05 应用实例
在工业领域的应用
单相全波可控整流电路
目录
• 引言 • 工作原理 • 电路参数计算 • 电路的优缺点与改进方法 • 应用实例
01 引言
整流电路的定义与重要性
整流电路的定义
整流电路是一种将交流电转换为直流电的电子电路。在整流 过程中，电路通过控制电流的方向，将交流电的正负半波整 流成直流电。
第一节单相全波整流和滤波电路
第一节 单相全波整流和滤波电路 单相全波整流和滤波电路
3．波形图 ． 个二极管组合封装在一起， 将 4个二极管组合封装在一起 ， 个二极管组合封装在一起 制成单相桥式整流器，如图所示。 制成单相桥式整流器，如图所示。
第一节 单相全波整流和滤波电路 单相全波整流和滤波电路
二、滤波电路
1．电容滤波电路 ．
稳压电路的最大输出电流取决于调整管的功率容量，若需要 稳压电路的最大输出电流取决于调整管的功率容量， 进一步扩大输出电流， 进一步扩大输出电流，可采用功率容量更大的调整管且接成复合 调整管。 调整管。
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
[例 7-1] 在图中，已知输入电压 VI = 20 V，基准电压 VZ = 6 例 在图中， ， V ，取样电阻 R1 = R2 = RP = 2 kΩ，试求：（1）输出电压 VO 的可 Ω 试求： ） 调范围； 调范围；（2）设调整管的饱和压降 VCES 约为 2 V，为使电路正常 ） ， 工作， 最小值应为多少？ 工作，输入电压 VI 最小值应为多少？
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
3．实用电路 ．
稳压原理： 稳压原理：
VO 增大 (减小 ) → I B 减小(增大 ) → I C减小(增大 ) → VCE 增大 (减小 ) → 限制 VO 变化
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
二、串联调整型稳压电路
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
一、串联调整型直流稳压电路的基本原理
1．工作原理 ． 增大， ① 输入电压 VI 增大 ，致使 VO 增大 ， 增大 RP ， 其上压降增大 ， VO 的增大也受到了限制。 的增大也受到了限制。 不变， 增大时，输出电压亦将增大， ② VI 不变， RL 增大时，输出电压亦将增大，此时增大 RP 使分压系数减小， 的增大受到限制。 使分压系数减小，就可以使 VO 的增大受到限制。 与负载串联,故称为串联型稳压电路。 因调整元件 RP 与负载串联,故称为串联型稳压电路。
单相全波可控整流电路仿真设计
单相全波可控整流电路仿真设计首先，我们需要了解单相全波可控整流电路的基本结构和原理。
单相全波可控整流电路由主变压器、整流电路和滤波电路组成。
主变压器将外部交流电源的电压变换为适合整流电路工作的电压，整流电路将交流电转换成直流电，滤波电路用于平滑输出的直流电。
在Multisim中，我们可以利用模拟电源来模拟交流电源，该电源具有可调的频率和电压。
首先，在Multisim中选择一个恰当的电源模块，设置其频率为50Hz，电压为220V。
将该电源与单相全波可控整流电路的输入端相连。
在整流电路部分，我们采用双向可控硅器件（thyristor）作为开关元件。
在Multisim中，选择恰当的双向可控硅器件模块，设置其相关参数（如触发角等）。
将相应的双向可控硅器件添加到Multisim的工作区域，并将其与交流电源相连。
在滤波电路部分，我们可以采用电容滤波来平滑输出的直流电。
在Multisim中，选择恰当的电容模块，将其添加到双向可控硅器件的输出端，并与负载相连。
完成上述连接后，我们需要对整个电路进行仿真。
在Multisim中，点击“运行”按钮，通过模拟电路中的双向可控硅器件的触发角来控制整流电路的开关状态，从而实现交流电转换成直流电的功能。
同时，可以通过添加示波器测量电路中不同节点的电压和电流，并根据实际情况进行参数调整，以获得理想的电路效果。
在进行仿真过程中，我们还可以通过Multisim的仿真分析工具，对电路进行性能评估。
例如，可以使用电流表、电压表等工具实时监测电路的工作状态，同时进行电流和电压波形分析，以评估电路的稳定性和效率。
综上所述，单相全波可控整流电路的仿真设计包括电源模拟、添加双向可控硅器件、连接滤波电路以及进行仿真分析等步骤。
通过Multisim等仿真工具，我们可以直观地观察电路的工作状态，并对其进行优化和改进。
希望本文对你的学习和实践有所帮助。
单相桥式全波整流电路
整流电流大于IV
额定反向工作电压大于VRM
查晶体管手册，可选用整流电流为3A，额定反向工作电压 为100V的整流二极管2CZ12A（3A/100V）四只。
三、知识拓展
如果你的公司制造二极管，为了方 便使用者组装桥式整流电路，你有什么 好主意？
练习：QL型全桥堆的连接方法
T
V1
RL
全桥堆的正、负极端分别接负载的正、 负极。两个交流端接变压器输出端。
教学方法： 讲解法、作图法
过程教学: 一、复习引入
复习单相半波整流电路和单相全波整流电 路。
旧课回顾
1.单相半波整流电路
有什么优点和缺点？ 优点：电路简单，变压器无抽头。 缺点：电源利用率低，输出电压脉动大。
旧课回顾
2.单相全波整流电路
有什么优点和缺点？ 优点：整流效率高，
输出电压波动小。
缺点：变压器必须有中心抽头，
v1
负半-周负: 半-周:V3
TT
- - V4
V1
+ + V3
V4 V1 V21、桥式整流电路工作原理
RL RL 正半周:
V3 V2
电流通过V1、V3，V2、 V2V4截止。电流从右向左
通过负载。
V4 V1 V1负半周:
RL RL 电流通过V2、V4，V1、 V3截止。电流从右向左
通过负载。
V3 V2
§1.3.3 单相桥式全波整流电路
单相桥式全波整流电路
课题： §1.3.3 单相桥式全波整流电路
教学要求： 1、单相桥式全波整流电路的组成 2、整流原理 3、波形图 教学重点： 1、桥式全波整流电路的组成 2、整流原理分析 教学难点： 1、整流原理分析 2、整流电路中涉及输出电流、电压的计算
物理人教版九年级全册单相桥式全波整流电路教学设计
设想：用半波整流电路的变压器，把无抽头变压器v2负半周利用起来
在老师的引导下，积极思考回答问题
放映幻灯第2、3张，通过直观演示，启发学生思考
二、新课教学（20～25分钟）
1、探索新的整流电路
（1）引导学生用半波整流电路的变压器设计出新的全波整流电路。
2017年自贡市中等职业学校
电子电工专业教师教学设计和说课比赛
教案
单相桥式全波整流电路
教师：刘建勋
单位：四川省自贡市永安职业中学校
职称：中学高级（电子专业）教师
二0一七年二月
授课班级
高2015级电子专业3班（24人）
授课时间
2017年3月3日
教材
《电子线路》高等教育出版社陈其纯主编
课题
单相桥式全波整流电路
（2）用动画将分析过的桥式整流电路（前面为了便于学生观察，没有画成书上常见的图形）变形，成为标准全波整流电路图。要求学生画标准单相桥式全波整流电路图。
学生复述桥式整流电路原理，学生画标准单相桥式全波整流电路图
放映幻灯第6、7张,实施分层教学，让学生学有所得
3、电路参数计算及选择
（1）对照桥式整流波形，请学生分析VL与V2、IL与V2、RL的关系，明确与半波、பைடு நூலகம்波公式的异同点。
（学生活动）
教学方法
一、复习回顾引入新课（3～5分钟）
1、复习半波整流电路和全波整流电路。引导学生指出这两个电路各自的优、缺点有哪些？
半波整流电路优点是电路简单，变压器无抽头。缺点是电源利用率低，输出电压脉动大。
全波整流电路优点是整流效率高，输出电压波动小。缺点是变压器必须有中心抽头，二极管承受的反向电压高。
第3章 整流电路3-1 单相全波可控整流电路
o
ωt1 π
2π
ωt
ug
– VT2导通，两端电压为0
o ud
ωt
• 负 载：ud = –u2，id = Id
o
ωt
• 变压器：i1 = –nId
αθ i1
• 电 感：电感放电，感应电压为负
o
ωt
uVT1
• 晶闸管：uVT1 = 2u2，iVT1 = 0
o
ωt
• 晶闸管：uVT2 = 0，iVT2 = Id
12:18
第3章 整流电路
3
3.1.3 单相全波可控整流电路
带阻性负载时的工作情况
电路分析：寻找α = 0的位置
• VT1和VT2都不导通：VT1承受电压u2，VT2承受电压–u2
• VT1导通，VT2承受反压–2u2 • VT2导通，VT1承受反压2u2 • VT1和VT2同时导通？
u2
o
ωt
12:18
第3章 整流电路
18
思考题
计算题
如图所示，单相全波半控整流电路，变压器二次侧电压有效值U2
• 画出ud、i1和VT1的工作波形
• 求Ud、Id和α关系
u2
• 求晶闸管的移相范围 • 求晶闸管的额定电压和额定电流
o
ωt1 π
2π
ωt
α
ug
o
ωt
ud
i1 T
VT1
o
ωt
*
* u2
ωt1 π
2π
ωt
ug
– VT2阻断，承受正向电压–2u2
o ud
ωt
• 负 载：ud = u2，id = Id • 变压器：i1 = nId
o
单相整流滤波电路实验报告
单相整流滤波电路实验报告单相整流滤波电路实验报告引言：单相整流滤波电路是一种常见的电力电子电路，用于将交流电转换为直流电。
本实验旨在通过搭建和测试单相整流滤波电路，深入理解其工作原理和性能。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 掌握单相半波和全波整流电路的基本原理；2. 了解滤波电路对整流电路输出波形的影响；3. 测试并分析单相整流滤波电路的性能。
二、实验原理1. 单相半波整流电路单相半波整流电路由一个二极管和一个负载组成。
当输入交流电的正半周时，二极管导通，电流通过负载；而在负半周时，二极管截止，电流不通过负载。
因此，输出波形为输入波形的正半周。
2. 单相全波整流电路单相全波整流电路由两个二极管和一个负载组成。
当输入交流电的正半周时，D1二极管导通，电流通过负载；而在负半周时，D2二极管导通，电流同样通过负载。
因此，输出波形为输入波形的绝对值。
3. 滤波电路滤波电路用于平滑整流电路的输出波形，减小波动和纹波。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
电容滤波电路通过电容器储存电荷来平滑输出波形；而电感滤波电路通过电感器储存磁场能量来平滑输出波形。
三、实验器材和仪器1. 功率变压器2. 整流电路实验箱3. 示波器4. 电阻、电容、电感等元件四、实验步骤1. 搭建单相半波整流电路根据实验箱提供的元件和示意图，搭建单相半波整流电路。
2. 连接示波器将示波器的探头分别连接到负载电阻两端，以观察输出波形。
3. 测试单相半波整流电路接通交流电源，调节示波器的时间和电压刻度，观察和记录输出波形。
4. 搭建单相全波整流电路根据实验箱提供的元件和示意图，搭建单相全波整流电路。
5. 连接示波器将示波器的探头分别连接到负载电阻两端，以观察输出波形。
6. 测试单相全波整流电路接通交流电源，调节示波器的时间和电压刻度，观察和记录输出波形。
7. 搭建单相整流滤波电路在单相全波整流电路的基础上，添加适当的电容滤波电路。
8. 连接示波器将示波器的探头连接到滤波电路的输出端，以观察输出波形。
单相PWM整流电路设计（电力电子课程设计）
单相PWM整流电路设计（电⼒电⼦课程设计）重庆⼤学电⽓⼯程学院电⼒电⼦技术课程设计设计题⽬：单相桥式可控整流电路设计年级专业：***＊级电⽓⼯程与⾃动化学⽣姓名： *＊*＊*学号： ****成绩评定：完成⽇期：2013年６⽉２３⽇指导教师签名：年⽉⽇重庆⼤学本科学⽣电⼒电⼦课程设计任务书单相桥式可控整流电路设计摘要：本⽂主要研究单相桥式PWＭ整流电路的原理,并运⽤IＧBＴ去实现电路的设计。
概括地讲述了单相电压型ＰWＭ整流电路的⼯作原理,⽤双极性调制⽅式去控制IGBＴ的通断。
在元器件选型上，较为详细地介绍了IGＢＴ的选型，分析了交流侧电感和直流侧电容的作⽤,以及它们的选型。
最后根据实际充电机的需求,选择元器件具体的参数,并⽤ｓimｕlｉｎｋ进⾏仿真，以验证所设计的单相电压型PWM整流器的性能。
实现了单相电压型ＰWM整流器的⾼功率因数，低纹波输出等功能。
关键词：ＰWM整流simｕlink 双极性调制IGＢT⽬录１.引⾔ ............................................ 错误!未定义书签。
1.1 PWＭ整流器产⽣的背景....................... 错误!未定义书签。
1.2 ＰWM整流器的发展状况?错误!未定义书签。
1.3 本⽂所研究的主要内容?错误!未定义书签。
2.单相电压型ＰWM整流电路的⼯作原理?错误!未定义书签。
2.1电路⼯作状态分析?错误!未定义书签。
2.２ PWM控制信号分析?错误!未定义书签。
２．3 交流测电压电流的⽮量关系?错误!未定义书签。
3.单相电压型PWM整流电路的设计?错误!未定义书签。
3．1 主电路系统设计?错误!未定义书签。
３.2 IＧBＴ和⼆极管的选型设计?错误!未定义书签。
3.３交流侧电感的选型设计....................... 错误!未定义书签。
３．4 直流侧电容的选型设计...................... 错误!未定义书签。
单相全波桥式整流电路设计(1)
单相全波桥式整流电路设计1. 引言单相全波桥式整流电路是一种常见的电力电子电路，用于将交流电转换为直流电。
本文将介绍单相全波桥式整流电路的设计原理和实现步骤。
2. 设计原理单相全波桥式整流电路由四个二极管和一个负载组成。
其原理是利用二极管的正向导通特性，将交流电信号的负半周和正半周分别转换为直流电信号。
在正半周，二极管D1和D2导通，而D3和D4截止；在负半周，D3和D4导通，而D1和D2截止。
这样，通过四个二极管的交替导通和截止，就能实现对交流电信号的整流。
3. 电路图下图是单相全波桥式整流电路的电路图示意图。
+----- RL -----+| |V1 |+---|>---+ || | +------|<--+| | D1| |+-----|>------ RL| D4 | |V_in --| +------|<--+| D3 || || |<-----|>-----+GND -|---|| | D2+---|>---+| |GND GND4. 设计步骤步骤1：确定负载电阻首先要确定负载电阻的大小，根据应用的需求和负载电流的要求，选择合适的负载电阻。
步骤2：选择二极管根据负载电流和电压要求，选择合适的二极管。
需要考虑二极管的额定电流、反向电压和导通压降。
步骤3：计算滤波电容为了实现更稳定的直流输出，通常需要在桥式整流电路的输出端添加一个滤波电容。
滤波电容的大小可以根据负载电流和纹波电压的要求来计算。
步骤4：确定输入电压根据应用的需求，确定输入电压的大小。
需要根据输入电压来选择适当的二次侧变压器，以及设计适合的电源适配器。
步骤5：进行电路布局和连线根据设计要求，进行电路布局和连线。
需要注意电路的隔离和保护，尽量减小电路中的干扰和损耗。
5. 总结单相全波桥式整流电路是一种常见的电力电子电路，用于将交流电转换为直流电。
本文介绍了单相全波桥式整流电路的设计原理和实现步骤。
单相全波整流和滤波电路
第一节 单相全波整流和滤波电路
3．波形图
将4个二极管组合封装在一起， 制成单相桥式整流器，如图所示。
第一节 单相全波整流和滤波电路
二、滤波电路
1．电容滤波电路
第一节 单相全波整流和滤波电路
第七章 直流电源电路
第一节 单相全波整流和滤波电路 第二节 连续调整型直流稳压电路 第三节 开关调整型直流稳压电源 本章小结
第一节 单相全波整流和滤波电路
一、单相全波整流电路
1．电路组成
因为与电桥结构类似，故又称为桥式整流电路。
第一节 单相全波整流和滤波电路
2．工作原理
（1）v2 为正半周，如图（c） 所示，VD1、VD3 导通，VD2、 VD4 截止，RL 上产生压降 vO。
图示电路可提供 5 V 电压的稳压电源。两个 24 V 的电源变 压器二次电压分别提供给两个格式整流器，两个 1000 F 电容器 分别为两个桥式整流电路的滤波电容。
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．输出电压可调的稳压电路
CW317 的基准电压是 1.25 V。
VO1.25V(1 RP R)第三节 开关调整型直流稳压电源
第一节 单相全波整流和滤波电路
3．复合滤波电路 （1）LC 滤波电路 电感与电容组成 LC 滤波器，可进一步减小输出电压的脉动 程度。
第一节 单相全波整流和滤波电路
（2）RC 滤波器 由于电感体积大，在输出电流不很大的场合，常用电阻代替 电感，组成 RC- 形滤波器。
第二节 连续调整型直流稳压电路
一、串联调整型直流稳压电路的基本原理
1．工作原理 ① 输入电压 VI 增大，致使 VO 增大，增大 RP ，其上压降增大， VO 的增大也受到了限制。
单相全波整流电路
结R论L的：电负流载为RL直上流只电有流自。上而下的单方向电流，即
单相全波整流电路
3、工作波形
a．v2与v1是变压关系，波形为正弦波。 b．正向导通时，vL与v2几乎相等，即vL随v2同步变化。
c．负载上的电流与电压波形类似，因为是阻性负载。
d．反向截止时，v2的电压加于二极管，二极管反向电压 与v2负半周相同。（引导学生作出波形。）
筹办航空事宜
处
三、从驿传到邮政 1．邮政 (1)初办邮政： 1896年成立“大清邮政局”，此后又设 ， 邮传邮正传式部脱离海关。 (2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站； 1920年，中国首次参加 万国。邮联大会
2．电讯 (1)开端：1877年，福建巡抚在 架台设湾第一条电报线，成为中国自 办电报的开端。
历史ⅱ岳麓版第13课交通与通讯 的变化资料
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一、铁路，更多的铁路 1．地位 铁路是 交通建运设输的重点，便于国计民生，成为国民经济 发展的动脉。 2．出现 1881年，中国自建的第一条铁路——唐山 至开胥平各庄铁 路建成通车。 1888年，宫廷专用铁路落成。
单相全波整流电路
单相全波整流电路
教学方法： 讲解法、作图法
教学过程： 一、复习引入 1、单相半波整流电路组成
单相全波整流电路
2、工作原理分析
（1）单相交流电压v1经变压器降压后输出为v2； （2）当v2正半周时，A为正，B为负。
二极管承受正向电压导通，电路有电流。 问题：a．标出电流方向。
如何？ b．若二极管电压为0，vL与v2的关系 （3）当v2负半周时，B为正，A为负。
解：因为VL = 0.9V2
单相全波可控整流电路单相桥式半控整流电路[1]
![单相全波可控整流电路单相桥式半控整流电路[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/cea8d9fbf8c75fbfc77db2cf.png)
单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路一.单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又称单相双半波可控整流电路。
图1 单相全波可控整流电路及波形单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的。
变压器不存在直流磁化的问题。
单相全波与单相全控桥的区别是：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，相应的，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。
因此，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用1.电路结构图2.单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时的电路及波形单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。
如此即成为单相桥式半控整流电路（先不考虑VDR）。
单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路图如2所示，四个晶间管组成整流桥，其中vTl、vT4组成一对桥臂，vT 2、vT3组成另一对桥臂，vTl和vT3两只晶闸管接成共阴极，VT2和VT 4两只品间管接成共阳极，变压器二次电压比接在a、b两点，u2=1.414U2sin(wt)2.电阻负载半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。
其工作过程如下：a)在u2正半周，u2经VT1和VD4向负载供电。
b) u2过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流。
c)在u2负半周触发角a时刻触发VT3，VT3导通，u2经VT3和VD2向负载供电。
d)u2过零变正时，VD4导通，VD2关断。
VT3和VD4续流，u d又为零。
3.续流二极管的作用1)避免可能发生的失控现象。
2)若无续流二极管，则当a突然增大至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u d成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。
单相桥式全波整电路原理图解
单相桥式全波整流电路原理图解
上面是单相桥式全波整流电路的电路图
前半个周期，D1和D3导通，而D2和D4截止，加在RL上的是上正下负电压，后半个周期，D2和D4导通，而D1和D3截止，加在RL 上的还是上正下负的电压。
如此反复此电路和全波整流电路一样，都完全利用了电流的整个过程。
从而使得U0= 0.9U2。
继而也可以求出I0的平均值;
流过每个二极管的电流等于I0的一半;
在不考虑压降的情况下，当一组二极管导通时，另一组二极管截止，承受全部交流峰值电压，即为最高发向工作电压为根号二倍的U2;。
电力电子课程设计——单相全波晶闸管整流电路设计
电力电子技术课程设计说明书单相全波晶闸管整流电路设计摘要为培养运用基本知识进行简单电路设计的能力，扎实基础理论，我们现在初次进行电力电子课程设计。
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。
但是晶杂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。
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。
关键词：半导体、电力变换、整流电路ABSTRACTTo cultivate the use of basic knowledge of the ability of a simple circuit design, solid basic theory, we are now the first time the power electronics curriculum design.With the increasing development of science and technology, the circuit is also getting higher and higher, due to the need to size adjustable DC power supply in the actual production, and phase-controlled rectifier circuit structure is simple, easy to control, stable performance, easy to use it to get large and medium-sized, small-capacity DC, is currently the DC method has been widely applied. However, the grain hybrid tube of α increases with the firing angle of the phase-controlled rectifier circuits, harmonic component corresponding increase in the current, power factor is very low. SPWM control inverter circuit for the rectifier circuit, constitutes a PWM rectifier. Proper control of the PWM rectifier, so that the input current is very close to sine wave, and phase with the input voltage, power factor is approximately 1. This rectifier circuit is called a high power factor rectifier, which has broad application prospects.Power electronic devices is the basis for the development of power electronics technology. It is the invention of the power thyristor, semiconductor converter separated from the electronics, the development of the specialized disciplines of power electronics technology.Full-controlled power semiconductor devices invented in the 1990s, to further expand the areas and scope of the power electronics technology and coverage. The field of power electronics technology has gone deep into the sectors of national economies, including iron and steel, metallurgy, chemical industry, electric power, petroleum, automotive, transportation and people's daily life. The power range to thousands of megawatts of HVDC, as small as one-watt cell phone charger, power electronics technology can be seen everywhere.Key words semiconductor；power conversion；rectifier circuit目录1、设计任务书 (6)2、单相晶闸管整流电路供电方案的选择 (7)2.1单相桥式全控整流电路 (7)2.2单相双半波可控整流电路 (7)3、单相晶闸管整流电路主电路设计 (8)3.1主电路原理图 (8)3.2变压器参数的计算 (9)4、电路元件的选择 (10)4.1整流元件的选择 (10)5、保护元件的选择 (11)5.1变压器二次侧熔断器的选择 (11)5.2保护电路原理图及工作原理 (11)5.3晶闸管保护电路的选择 (11)6、单相整流电路的相控触发器电路 (13)6.1相控触发电路原理图及工作原理 (13)6.2相控触发芯片的选择 (13)7、单相整流电路设计总设计结果 (15)7.1 晶闸管工作原理 (15)7.2总电路的原理框图 (17)总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)1、《电力电子技术》课程设计任务书1.1设计课题目单相全波晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）1.2设计要求1、单相全波晶闸管整流电路的设计要求为：负载为阻性负载.2、技术要求:(1) 电网供电电压：交流380V 10% f=50Hz；(2) 直流输出电压：0~220V/50~220V范围内；(3) 直流输出电流额定值100A，直流输出电流连续的最小值为10A；(4) 输出功率：500W；在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。
单相全波半控整流电路的组成和工作原理
单相全波半控整流电路的组成和工作原理The single-phase full-wave half-controlled rectifiercircuit consists of several components that work togetherto convert alternating current (AC) into direct current (DC). These components include a transformer, diodes, thyristors, and a load resistor.在单相全波半控整流电路中，由几个组件共同工作以将交流电（AC）转换为直流电（DC）。
这些组件包括变压器、二极管、可控硅和负载电阻。
(1) Transformer: The transformer is responsible forstepping down the input AC voltage to the desired level. It consists of primary and secondary windings. The primary winding is connected to the AC source, while the secondary winding is connected to the rectifier circuit.(1) 变压器：变压器负责将输入的交流电压降低到所需水平。
它由主绕组和副绕组组成。
主绕组连接到交流电源，而副绕组连接到整流电路。
(2) Diodes: The function of diodes in this circuit is to allow current flow only in one direction. In a full-wave rectifier circuit, four diodes are arranged in a bridge configuration known as a bridge rectifier. This arrangement ensures that both halves of the AC signal are utilized during rectification.(2) 二极管：本电路中二极管的功能是只允许电流单向传导。
单相全波整流电路仿真
一、题目单相全波整流电路，带阻感负载，输入交流电源，电压有效值U2=220V，带阻感性负载，R＝5Ω，L=100mH。
1、基于Simulink或Psim建立仿真模型。
2、完成控制角α=0°、α=30°、α=60°、α=90°、α=120°时的仿真实验，给出电路进入电路进入周期稳定时整流输出电压u d、整流输出电流i d、交流侧电流i2以及晶闸管VT1电压的仿真波形，并对仿真数据和理论计算数据进行比较分析。
3、确定晶闸管的额定电压和额定电流。
4、分析α=0°时交流侧电流谐波、功率因数和直流侧输出电压的谐波。
二、电路原理图电压有效值U1=220V，带阻感性负载，R＝5Ω，L=100mH，变压器容量P n=10000。
如图所示,在电源电压正半周期间,晶闸管VT1承受正向电压,VT2承受反向电压。
若在t=时触发,VT1导通,电流经VT1,阻感负载和T二次侧中心抽头形成回路,但由于大电感的存在,电压过零变负时,电感上的感应电动势使VT1继续导通,直到VT2被触发时,VT1承受反相电压而截至。
在电源电压负半周期间,晶闸管VT2承受正向电压,在ωt=α+π时触发,VT2导通,VT1反向截至,负载电流从VT1中换流至VT2中在ωt=2π时,电压过零,VT2因电感L中的感应电动势一直导通,直到下一个周期VT1导通时。
只有当α≤π2时,负载电流才连续,当α>π2时,负载电流不连续,而且输出电压的平均值接近于零,因此该电路控制角的移相范围是0~π2三、电路参数计算（1）控制角变化范围U d=1π∫√2U2sinωt d(ωt)π+αα=2√2πU2cosα=0.9U2cosα当α=90°时，U d=0，所以控制角α的变化范围为0-90°，大于90°无意义。
图1电路原理图（2）整流输出电压U dU d =1π∫√2U 2sin ωt d (ωt )π+αα=2√2πU 2cos α=0.9U 2cos α2U 为变压器二次绕组两个部分各自交流电压有效值。
单相全波可控整流电路
VT2
ud
Ld
Rd
0 ωt1 ωt2 ωt3
ωt4 ωt
精选课件
20
各电量的计算
Ud = 0.9u2cosα uTM =1.414u2 0≤α ≤π/2
精选课件
21
电感性负载并接续流二极管分析
VT1
TR
VT2
ud
Ld Rd 0 ωt1 ωt2 ωt3 ωt4 ωt
精选课件
22
各电量的计算
Ud = 0.9u2（1+cosα ）/2 uTM =1.414u2 0≤α ≤π
VT2
3
电阻性负载波形分析
ωt0~ωt1区间
VT1
TR + 0
-
ud
Rd
0
ωt1
VT2
精选课件
ωt
4
电阻性负载波形分析
ωt0~ωt1区间
VT1
TR + 0
-
ud
Rd
0
ωt1
VT2
精选课件
ωt
5
电阻性负载波形分析
ωt1~ωt2区间
VT1
TR + 0
-
ud
Rd
0
ωt1 ωt2
VT2
精选课件
ωt
6
电阻性负载波形分析
精选课件
12
电感性负载波形分析
ωt1~ωt2区间
ud VT1
TR + 0
-
VT2
Ld
Rd
0
ωt3
ωt1 ωt2
ωt
精选课件
13
电感性负载波形分析
ωt1~ωt2区间
ud VT1
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单相全波整流电路的设计摘要电力电子技术是一门诞生和发展于20世纪的崭新技术，在21世纪仍将以迅猛的速度发展。
以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。
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。
整流电路(Rectifier)是电力电子技术中最为重要的电路，应用十分广泛，对单相全波可控整流电路的相关参数和不同性质负载的子电路理论学习的重要一环，在对单相全波可控整流电路工作原理理解的基础上，设计单相全波可控整流电路带负载时的电路原理图，并建立基于PSIM的仿真模型，对工程实践中的实际应用具有预测和指导作用。
关键词：电力电子单相全波可控整流电路目录摘要 (1)1．设计任务书 (1)1.1 设计目的： (1)1.2 设计要求： (1)1.3 设计内容： (1)1.4 设计题目： (1)1.4.1 设计要求： (1)1.4.2 方案的选择 (2)2.设计内容 (3)2.1 触发电路的设计 (3)2.1.1晶闸管的介绍 (3)2.2.2 晶闸管的基本特性 (4)2.2.3 晶闸管的主要参数 (5)2.2.4 晶闸管的触发条件 (6)2.2.5 晶闸管的分类 (6)3.电路总设计 (7)3.1 单相全波可控整流电路： (7)3.2 参数计算 (7)4. 设计总结 (13)参考文献 (14)1．设计任务书1.1 设计目的：《电力电子技术》课程设计是配合交流电路理论教学，为自动化和电气工程及自动化专业开设的专业基础技术技能设计，是自动化和电气工程及自动化专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，是走向工作岗位、从事专业技术之前的一项综合性技能训练，对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。
主要目的在于：1：进一步掌握晶闸管相控整流电路的组成、结构、工作原理；2：重点理解移相电路的功能、结构、工作原理；3：理解同步变压器的功能。
1.2 设计要求：1：根据课题正确选择电路形式；2：绘制完整电气原理图（包括主要电气控制部分）；3：详细介绍整体电路和各功能部件工作原理并计算各元、器件值；4：编制使用说明书，介绍适用范围和使用注意事项；说明：负载形式及参数可自行选择1.3 设计内容：1：主电路方案论证2：电路方框图3：整流电路方框图4：电路方案说明1.4 设计题目：单相全波整流电路的设计1.4.1 设计要求：（1）根据课题正确选择电路形式；（2）绘制完整电气原理图（包括主要电气控制部分）；（3）详细介绍整体电路和各功能部件工作原理并计算各元、器件值；（4）编制使用说明书，介绍适用范围和使用注意事项；说明：负载形式及参数可自行选择（例如：输入的为市电，即相电压为220V，输出电压在0—200V可调，负载RL=5Ω.）1.4.2 方案的选择单相全波整流电路可分为单相桥式半控整流电路和单相桥式全控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。
单相全波整流电路的优点是：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，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。
单相全波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。
单相全波整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路2.设计内容2.1 触发电路的设计2.1.1晶闸管的介绍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。
外行:螺栓型和平板型两种封装引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。
对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
内部结构:四层三个结如图2.1.1.1图2-1 晶闸管的外形、内部结构、电气图形符号和模块外形 a)晶闸管外形 b)内部结构 c)电气图形符号 d)模块外形晶闸管为什么会有以上导通和关断的特性，这与晶闸管内部发生的物理过程有关。
晶闸管是一个具有P1—N1—P2—N2四层半导体的器件，内部形成有三个PN结J1、J2、J3，晶闸管正向阳极电压时，其中J1、J3承受反向阻断电压，J2承受正向阻断电压。
（1）静态特性静态特性又称伏安特性，指的是器件端电压与电流的关系。
这里介绍阳极伏安特性和门极伏安特性。
阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性表示晶闸管阳极与阴极之间的电压Uak与阳极电流ia之间的关系曲线，如下图所示。
图2-2①正向阻断高阻区；②负阻区；③正向导通低阻区；④反向阻断高阻区阳极伏安特性可以划分为两个区域：第Ⅰ象限为正向特性区，第Ⅲ象限为反向特性区。
第Ⅰ象限的正向特性又可分为正向阻断状态及正向导通状态。
晶闸管常应用于低频的相控电力电子电路时，有时也在高频电力电子电路中得到应用，如逆变器等。
在高频电路应用时，需要严格地考虑晶闸管的开关特性，即开通特性和关断特性。
（2）开通特性晶闸管由截止转为导通的过程为开通过程。
图1-12给出了晶闸管的开关特性。
在晶闸管处在正向阻断的条件下突加门极触发电流，由于晶闸管内部正反馈过程及外电路电感的影响，阳极电流的增长需要一定的时间。
从突加门极电流时刻到阳极电流上升到稳定值IT-的10%所需的时间称为延迟时间td，而阳极电流从10%IT上升到90%IT所需的时间称为上升时间tr，延迟时间与上升时间之和为晶闸管的开通时间 tgt=td+tr，普通晶闸管的延迟时间为0.5～1.5μs，上升时间为0.5～3μs。
延迟时间随门极电流的增大而减少，延迟时间和上升时间随阳极电压上升而下降。
（2）关断特性通常采用外加反压的方法将已导通的晶闸管关断。
反压可利用电源、负载和辅助换流电路来提供。
要关断已导通的晶闸管，通常给晶闸管加反向阳极电压。
晶闸管的关断，就是要使各层区内载流子消失，使元件对正向阳极电压恢复阻断能力。
突加反向阳极电压后，由于外电路电感的存在，晶闸管阳极电流的下降会有一个过程，当阳极电流过零，也会出现反向恢复电流，反向电流达最大值IRM后，再朝反方向快速衰减接近于零，此时晶闸管恢复对反向电压的阻断能力。
要正确使用一个晶闸管，除了了解晶闸管的静态、动态特性外，还必须定量地掌握晶闸管的一些主要参数。
现对经常使用的几个晶闸管的参数作一介绍。
电压参数（1）断态重复峰值电压UDRM门极开路，元件额定结温时，从晶闸管阳极伏安特性正向阻断高阻区（图1-10中的曲线①）漏电流急剧增长的拐弯处所决定的电压称断态不重复峰值电压UDSM，“不重复”表明这个电压不可长期重复施加。
取断态不重复峰值电压的90％定义为断态重复峰值电压UDRM，“重复”表示这个电压可以以每秒50次，每次持续时间不大于10ms的重复方式施加于元件上。
（2）反向重复峰值电压URRM门极开路，元件额定结温时，从晶闸管阳极伏安特性反向阻断高阻区（图1-10中曲线④）反向漏电流急剧增长的拐弯处所决定的的电压称为反向不重复峰值电压URSM，这个电压是不能长期重复施加的。
取反向不重复峰值电压的90％定义为反向重复峰值电压URRM，这个电压允许重复施加。
（3）晶闸管的额定电压UR取UDRM和URRM中较小的一个，并整化至等于或小于该值的规定电压等级上。
电压等级不是任意决定的，额定电压在1000Ｖ以下是每100Ｖ一个电压等级，1000Ｖ至3000Ｖ则是每200Ｖ一个电压等级。
由于晶闸管工作中可能会遭受到一些意想不到的瞬时过电压，为了确保管子安全运行，在选用晶闸管时应使其额定电压为正常工作电压峰值UM的2~3倍，以作安全余量。
UR=(2~3)UM （1-4）（4）通态平均电压UT（AV）指在晶闸管通过单相工频正弦半波电流，额定结温、额定平均电流下，晶闸管阳极与阴极间电压的平均值，也称之为管压降。
在晶闸管型号中，常按通态平均电压的数值进行分组，以大写英文字母A～I表示。
通态平均电压影响元件的损耗与发热，应该选用管压降小的元件来使用。
电流参数（1）通态平均电流IT（AV）在环境温度为＋40℃、规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻性负载的单相、工频、正弦半波、导通角不小于170°的电路中，当结温稳定在额定值125℃时所允许的通态时的最大平均电流称为额定通态平均电流IT（AV）。
选用晶闸管时应根据有效电流相等的原则来确定晶闸管的额定电流。
由于晶闸管的过载能力小，为保证安全可靠工作，所选用晶闸管的额定电流IT（AV）应使其对应有效值电流为实际流过电流有效值的1.5～2倍。
按晶闸管额定电流的定义，一个额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为157A。
（2）维持电流IH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。
（3）掣住电流IL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。
2.2.4 晶闸管的触发条件（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都才能导通；（3）：晶闸管一旦导通门极旧失去控制作用；（4）：要使晶闸管关断，只能使其电流小到零一下.2.2.5 晶闸管的分类晶闸管分为：快速晶闸管，逆导晶闸管，双向晶闸管，光控晶闸管，门极可关断晶闸管（GTO），电力晶闸管（GTR），功率场效应晶闸管（MOSFET），绝缘珊双极晶闸管（IGBT），MOS控制晶闸管，集成门极换向晶闸管.静电感应晶体管。