单相半波可控整流电路教学实例

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单相半波整流电路教案

单相半波整流电路教案第一章：教学目标与内容简介1.1 教学目标本章旨在让学生了解并掌握单相半波整流电路的基本原理、工作过程及其应用。

通过本章的学习，学生应能：（1）描述单相半波整流电路的组成及工作原理；（2）分析并计算单相半波整流电路的主要性能指标；（3）设计并搭建简单的单相半波整流电路。

1.2 教学内容（1）单相半波整流电路的基本概念；（2）单相半波整流电路的工作原理；（3）单相半波整流电路的性能指标；（4）单相半波整流电路的应用实例。

第二章：单相半波整流电路的基本概念2.1 交流电与直流电的区别介绍交流电（AC）与直流电（DC）的基本概念，分析它们在电压和电流方面的差异。

2.2 半波整流电路的概念解释半波整流电路的定义，阐述它只能利用输入交流电信号的一半波段，从而实现直流电的输出。

2.3 单相半波整流电路的组成介绍单相半波整流电路的主要组成部分，包括电源、整流器、负载等。

第三章：单相半波整流电路的工作原理3.1 整流器的作用讲解整流器在单相半波整流电路中的作用，以及整流器的工作原理。

3.2 负载的作用介绍负载在单相半波整流电路中的作用，以及负载对整流电路性能的影响。

3.3 单相半波整流电路的工作过程分析单相半波整流电路在正半周和负半周的工作过程，阐述整流电路输出直流电的原理。

第四章：单相半波整流电路的性能指标4.1 输出直流电压讲解单相半波整流电路输出直流电压的计算方法，以及影响输出直流电压的因素。

4.2 输出直流电流介绍输出直流电流的计算方法，以及负载电阻对输出直流电流的影响。

4.3 整流电路的效率阐述整流电路效率的计算方法，以及提高整流电路效率的途径。

第五章：单相半波整流电路的应用实例5.1 充电器以充电器为例，介绍单相半波整流电路在实际应用中的具体实现，以及充电器的性能指标。

5.2 电源适配器讲解电源适配器的工作原理，以及单相半波整流电路在电源适配器中的应用。

5.3 照明电路分析单相半波整流电路在照明电路中的应用，以及照明电路的性能要求。

单相半波整流可控电路(纯电阻,阻感,续流二极管)

电力电子技术实验报告实验名称：单相半波可控整流电路的仿真与分析班级：自动化091 组别： 08 成员：职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相半波可控整流电路(电阻性负载) ................................................ 错误!未定义书签。

1. 电路的结构与工作原理 (8)2. 单相半波整流电路建模................................................................... 错误!未定义书签。

3. 仿真结果与分析 (5)4. 小结 (8)二. 单相半波可控整流电路(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. 单相半波整流电路建模................................................................... 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. 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管) ....................... 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。

单相半波可控整流电路教学实例

单相半波可控整流电路教学实例摘要：本文作者以单相半波可控整流电路教学实例阐述了其整体授课思路，结合企业实际，如何使用任务驱动教学法，六步法完成任务的思路，逐步引导学生深入研究单相半波可控整流电路的原理，规范安装调试操作过程。

关键词：单相半波可控整流电路任务驱动教学法安装调试随着电力电子技术在现代企业应用的普及，开设电气、机电专业的职业学校都会安排电力电子技术这门课程，而且电力电子技术方面的题目在电工高级工及以上等级鉴定题库占比重越来越多。

而电力电子课程理论性比较强，更加抽象，应用到其它专业课程内容进行分析，难度大一些，学生学习会相对困难。

教学要从学生角度出发，了解他们的当前基础，制定适合的教学计划，目标是学生学会。

教学也要从企业角度出发，培养企业需要的人才，通过和生产一线技术与管理人员交流，深入生产现场调研，将企业的需求转化整合，制定课堂教学目标，设计教学方案。

单相半波可控整流电路是最简单的可控整流电路，也是学生接触的第一个可控整流电路，因此能够成功引起学生的学习兴趣，为今后分析复杂的可控整流与逆变电路打下良好的基础，会起到极为重要的作用。

以一体化形式进行教学，理论实践相结合，分析电路原理和动手操作直接观察现象结合，符合认知发展规律，利于学生掌握知识与技能。

课题从企业开发新产品新型充电桩，让学生协助研究单相半波可控整流电路，测试电路的参数，使用任务驱动法导入。

以企业提供的电路图图纸和需要测试的数据、记录波形变化的表格，为了完成企业交付的工作任务，引起学生对单相半波可控整流电路组成、原理、安装调试测试方法等内容的学习具有需求性。

老师带领学生按照完成任务的思路阅读图纸（见图1），制定工作计划如下：安装电路——调节参数——测量记录——计算绘图——核对验收——提交上报。

为了更好体现工作场景，将全班分成若干小组，每个组布置测试不同控制角的参数，每个小组内再将任务分解，具体分配给每一名成员，通过全组学生的分工合作完成单相半波可控整流电路参数表和波形测试报告。

单相半波可控整流电路实验

重庆三峡学院实验报告课程名称电力电子技术实验名称单相半波可控整流电路实验实验类型验证学时 2系别电信学院专业电气工程及自动化年级班别 2015级2班开出学期 2016-2017下期学生姓名袁志军学号 4228 实验教师谢辉成绩2017 年 4 月 30 日发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。

调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动图3-6 单相半波可控整流电路(2)单相半波可控整流电路接电阻性负载触发电路调试正常后，按图3-6电路图接线。

将电阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管VT两端电压U VT的波形，调节电位器RP1，观察α=30°、60°、90°、120°、150°时U d、U VT的波形，并测量直流输出电压U d和电源电压U2，记录于下表中。

五、数据记录及处理实验台实测数据：α36°60°90°126°154°U2/V 213 213 213 213 213U d/V（记录值）75 56 37 9 2U d/U2U d/V（计算值）(1)α =30°Ud =75V，U2=220V，Ud/U2=，=(1+cosα)/2=；|Ud-|/*100%=%；α =60°。

U d=56V，U2=220V，U d/U2=；=(1+cosα)/2=；|U d -|/*100%=%；α =90°，U d=37V，U2=220V，U d/U2=；=(1+cosα)/2=；|U d -|/*100%=%；α =120°，U d=9V，U2=220V，U d/U2=；=(1+cosα)/2=；|U d -|/*100%=%；α =150°；U d=2V，U2=220V，U d/U2=；=(1+cosα)/2=；|U d -|/*100%=%。

单相半波可控整流电路阻感性负载加续流二极管

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。
U TM 2U 2

单相半波可控整流器的优点是电路简单，调整方便，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，存在直流磁化、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。
2.1.3 单相半波可控整流电路（阻感性负载加续流二极管） 1、电路结构

电感性负载加续流二极管的电路如图所示。
图2-5
2、工作原理

1）在电源电压正半波，电压u2＞0，晶闸管uAK＞0。在 ωt=α处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流id，负载上有输出电压和电流，此间续流二极管VD承受反向阳极电压而关断。 2）在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管VD导通续流，此时电压u2 ＜0， u2通过续流二极管VD使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极管的管压降，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，且id波形近似为一条直线。

4、基本数量关系
1）输出电压平均值Ud
1 Ud 2π

2U 2 sin tdt
2U 2 1 cos 1 cos 0.45U 2 π 2 2
2）输出电流平均值Id
Ud U 2 1 cos Id 0.45 R R 2
3）晶闸管的电流平均值IdT
I dT π - I 2π d

3、波形
30
0
图2-6
600
1200
900
图2-6
1500

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。对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同，为0～180º ，且有α+θ=180º 。

实验2 单相半波可控整流电路)

负载90度
（
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。

单相半波可控整流调光灯电路的连接与调试

1
RT、1kΩ、1w或1.2 kΩ、 lw
1
RT、4.7kΩ、1/8 W
l
RT、360Ω、1/8 W
1
RT、51Ω、1/8 W
1
WT、100kΩ、0.25 W
l
CGZX. 0.15 uF/160 V
1
220 V
1
三、实践操作
1．设备、工具、材料
准备操作中将用到的电工常用工具、电烙铁、万用表、仪器、印制电路板。
晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通
期间，忽略晶闸管的管压降， uT = 0
在晶闸管截止期间，管子将承受全部反向电压。
2）α = 30o 时的波形分析
分析：在 α = 30o 时，晶闸管承受正向电压，此时加入触发脉冲晶闸管导通，负载上得到输出电压的波形是与电源电压相同形状的波形；同样当电源电压过零时，晶闸管也同时关断，负载上得到的输出电压为零；在电源电压过零点到之间的区间上，虽然晶闸管已经承受正向电压，但由于没有触发脉冲，晶闸管依然处于截止状态。
（a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
α = 90o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
（a）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形
3）其他角度时的波形分析
α = 120o 时的波形分析
（a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
α = 120o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
（a）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形
（3）当晶闸管承受正向阳极电压时，门极加上正向触发电压，晶闸管导通，这种状态称为正向导通状态。这就是晶闸管闸流特性，即可控特性。
（4）晶闸管一旦导通后维持阳极电压不变，将触发电压撤除管子依然处于导通状态。即门极对管子不再具有控制作用。

单相半波整流可控电路(纯电阻,阻感,续流二极管)

电力电子技术实验报告实验名称：单相半波可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. 单相半波可控整流电路(电阻性负载) ................................................ 错误!未定义书签。