单相可控整流电路
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。
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。
单相桥式可控整流电路
图3-7 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 （接续流管）
接入VD：扩大移相范围,不让 ud出现负面积。 移相范围：0 ~ 180 ud波形与电阻性负载相同 Id由VT1和VT3，VT2和VT4， 以及VD轮流导通形成。
uT波形与电阻负载时相同。
3.2 单相桥式可控整流电路
4. 带反电动势负载时的工作情况
u2
a)
VT4
VT3
id
L ud
R
•u2过零变负时,由于电感的作用晶 闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并
不关断。
•至ωt=π+α 时刻，给VT2和VT3加
触 发 脉 冲 ， 因 VT2 和 VT3 本 已 承 受 正电压，故两管导通。
•VT2 和 VT3 导 通 后 ， u2 通 过 VT2 和
3.2 单相桥式可控整流电路
一、单相桥式可控整流电路
1.带电阻负载的工作情况
α
➢ 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。
VT2 和 VT3 组 成 另 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。
➢ 由于电感存在Ud波形出现负面积,使Ud下降。 ➢ α可调范围： 0 ~ 90
3.2 单相桥式可控整流电路
➢接入VD：扩大移相范围,不让ud 出现负面积。 ➢移相范围：0 ~ 180 ➢ud波形与电阻性负载相同 ➢Id由VT1和VT4，V2和VT3，以 及VD轮流导通形成。
图3-10 单相桥式全控整流电路， 有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管
T
i2 a
单相半波可控整流电路工作原理
单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。
本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。
一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。
整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。
而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。
1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。
在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。
通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。
1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。
其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。
二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。
其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。
负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。
2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。
变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。
可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。
负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。
2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。
单相整流电路.
单相桥式全控整流电路
带电阻负载时的电路
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和 VT3组成。在实际的电路中，一般都采 用这种标注方法，即上面为 1 、 3 ，下 面为2、4。 带电阻负载时的电路及波形图2-5。其 输出电压波形同半控桥式整流电路。
u (i )
u
d
d
d
i
d
b) 0
t
u
5）按变压器二次侧电流的方向为单向或双向
分为单拍电路和双拍电路 6）按控制方式分类
相控整流电路：采用晶闸管为主要的功率开关器 件，通过控制触发脉冲起始相位来控制输出电压 的大小。电路容量大，控制简单，技术成熟。 PWM整流电路：采用全控器件，使用现代的控制 技术，在工程领域因其优良的性能得到越来越多 的应用。
带续流二极管的单相半波电路基本数 量关系： 输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性 负载相同） 输出直流电流的平均值Id. （和纯阻性 负载相同） 若近似认为id为一条水平线，恒为Id， 则流过 SCR 的电流平均值和有效值分 别为（2-10）
单相半波可控整流电路的特点 特点是线路简单、易调整 但输出电流脉动大，变压器二次侧电 流中含直流分量，造成变压器铁芯直 流磁化 实际上很少应用此种电路
VT
1,4
c) 0 i
2
t
d) 0
t
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
基本数量关系
直流输出电压平均值Ud 在同样的控制角α情况下 ， 输出的平均电压 U d 是 单相半波的两倍； SCR可控移相范围为1800； 属于双拍电路。 直流输出电流平均值Id 和SCR的平均电流idT 由于SCR轮流导电，所以流过每个SCR的平均电 流idT只有负载上平均电流的一半。
第1章 单相可控整流电路
3.1单相可控整流电路 3.2三相可控整流电路 3.3晶闸管触发电路
3.1 单相可控整流电路
整流电路：出现最早的电力电子电路，可将交流电变为直流电。 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路
和多相电路。 一 、 单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 （ Single Phase Half Wave Controlled
无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id 波形相似。
②晶闸管的电压（uVT）：
当晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等则VT1的压降为近u2/2； 当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；
-
+
t
f)
O
t
uVT
g)
O
t
3.1 单相可控整流电路
(2)原理：当u2过零变负后，电感上的反电势大于u2的负值则VDR承受正 向电压而导通，负载上由电感维持的电流，经二极管形成回路，而晶闸 管承受反压而关断。
（3）电流的计算:
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
A 晶闸管的平均电流
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
3.1 单相可控整流电路
u2正半波
ωt <α时 ： ud=0, uVT=u2 ， id=0 ,
ωt ≥ α时：ud=u2, uVT=0,
id=ud/R ,
直至ωt =π， id=0 ， VT关断。
单相相控整流电路的应用
单相相控整流电路的应用单相相控整流电路的应用随着现代技术的不断发展，单相相控整流电路已经成为了常见的电子电路之一。
这种电路主要是通过控制半导体开关元件的导通时间来实现对电源电压的调节。
相较于传统的整流电路，相控整流电路不仅具有更加准确和稳定的电源输出特性，而且也可以应用于许多不同领域的技术设备中。
下面，我们将会详细介绍单相相控整流电路的应用以及其在不同设备中的作用。
一、单相相控整流电路的基本工作原理在介绍单相相控整流电路的应用之前，让我们先来了解一下这种电路的基本工作原理。
单相相控整流电路主要由两个部分组成：整流桥和相控电路。
整流桥是由四个可控的半导体元件组成，能够实现交流电到直流电的转换。
而控制电路则通过检测电源电压，控制半导体元件的导通时间，从而实现对整流电路输出电压的调节。
二、单相相控整流电路的应用1、电力电子调节器单相相控整流电路可以应用于电力电子调节器中。
这种调节器由交流电源、单相半波整流电路、交流过滤器、可调变压器以及直流负载组成。
电力电子调节器可以对交流电进行整流和平滑，实现调节输出电压的功能。
这种调节器已经广泛应用于电力系统调节中，可以实现电流、电压和功率的控制。
2、光伏逆变器单相相控整流电路还可以应用于光伏逆变器中。
光伏逆变器能够将太阳能板产生的直流电转换成为交流电，并将其送回电网。
光伏逆变器由整流模块、过滤器、逆变模块以及控制电路组成。
其中，整流模块使用单相相控整流电路，能够将太阳能板收集到的交流电转换为直流电，并保证电路的输出电压稳定。
3、交流调光器单相相控整流电路还可以应用于交流调光器中。
在传统的交流调光器中，常使用三角型调制电路或方波调制电路对电源电压进行调节。
但是这种调制方式会引起电容滤波器的谐波产生，从而影响电灯的寿命。
单相相控整流电路则通过减小谐波的产生，能够实现更加平滑的调光效果。
4、电动机调速器单相相控整流电路还可以应用于电动机调速器中。
电动机调速器是一种常见的电气控制设备，能够通过对电机输入电压的控制来实现对电机转速的调节。
第一章 单相可控整流电路
2.1.1 单相半波可控整流电路
2) 带阻感负载的工作情况
u2
阻感负载的特点：电感 对电流变化有抗拒作用， 使得流过电感的电流不
b) 0 ug c) 0 ud
wt1
p
2 p
wt
wt
+
+
发生突变。
讨论负载阻抗角 j 、触发
d)
0 id e) 0 u
VT
a
wt
q
wt
角 a 、晶闸管导通角 θ 的
关系。
VT4并不关断。
i VT i VT u
2
O
d
u
w t
O id O
1,4
w t
Id
Id
Id Id Id
w t w t w t w t
至 ωt=π+a 时刻，晶闸管VT1 和 VT4关断，VT2和VT3两管导通。 VT2 和VT3 导通后，VT1 和VT4 承 受反压关断，流过VT1 和VT4 的 电流迅速转移到VT2 和VT3 上， 此过程称换相，亦称换流。
且存在直流成分的缺点，因此仅用于要求不高的小功 率场合。
（一）非正弦电路分析 从上面分析可见，整流电路输出的直流电压都是周期性
有直流成分的非正弦时间函数，不能像正弦量那样直接计算。 但是任何周期性函数都可依靠数学方法，用傅氏级数的形式 分解成一系列不同频率的正弦或余弦函数。
2.1.2 单相桥式全控整流电路
2.1.1 单相半波可控整流电路
(1) 直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id 直流输出电压平均值Ud:
1 pp 2U 2 1 cosa 2U(1 cosa ) 0.45U 2 1 cos a U d 1 2U 2 sin wtd (wt ) U d p a 2U 2 sin wtd (wt ) 2p 2 (1 cos a ) 0.45U 2 2 2 a
相控整流电路
2.1.1 引 言 2.1.2 单相半波可控整流电路 2.1.3 单相桥式全控整流电路
2.1.1 引 言
（1）整流电路的作用
其作用是将交流电变为直流电，为应用最早的电力电 子电路。
（2）整流电路的分类
按使用的功率器件不同可分为不控型、半控型和全控 型三种形式。 按交流侧输入相数的不同可分为单相整流电路、三相 整流电路和多相整流电路。 按电路形式不同可分为半波整流电路和全波整流电路。
T
VT
id
关于磁场储能的进一步说明 u1
当 ： ata1 磁 场 储 能
W1L 2
0Imdid
2
1
22L
aa1uLd t 2
其 中 ： 因 uLLd d itd， 故 didu L Ldt
u2
0
ug
t1
当：a1ta 磁场释能
0a
ud
W 1 22L
a
2
a1uLd t
0
id
由 ： W W , u L u d u R
2.1.3 单相桥式全控整流电路
（1）带电阻负载时的工作情况
➢ 工作原理及波形分析
VT1与VT4组成一对， 在 u2 正 半 周 时 承 受 正 向 电 压，触发后即可导通，当 u 2
u2过零时自然关断。
0
a
VT2和VT3组成另一对， u V T 1 ,4
在 u2 负 半 周 时 承 受 正 向 电
u1
u2
uVT
ud
L
R
方程:
ud u2 uL uR
L
d id dt
id R
u2
2
0
ug
t1
实验二单相全波可控整流电路
实验二 单相全波可控整流电路一．实验目的1．了解可控硅整流电路的组成、特性和计算方法。
2．了解不同负载类型的特性。
二．实验原理1．可控硅（又名晶闸管）不同于整流二极管，可控硅的导通是可控的。
可控整流电路的 作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。
图2-1所示为单相半波可控整流实验电路。
可控硅的特点是以弱控强，它只需功率很小的信号（几十到几百mA 的电流，2~3V 的电压）就可控制大电流、大电压的通断。
因而它是一个电力半导体器件，被应用于强电系统。
（a ）主回路（b ）控制回路图2-1 单相全波可控整流电路2． 如图2-1，设变压器次级电压为U=Usin ωt 则负载电压与电流的平均值以及有效值：在 控制角为α时，负载上直流电压的平均值U dA V =⎰παωωπ)(sin 1t td U =)cos 1.(απ+U直流电流平均值I dA V =d d R U =dR Uπ )cos 1(α+ 直流电压有效值：U dRMS =⎪⎭⎫ ⎝⎛+-22sin 22ααππU 直流电流有效值：I dRMS =⎪⎭⎫ ⎝⎛+-22sin 22ααππdR U三．实验器材名称 数量 型号 1．变压器45V/90V 3N 1 MC0101 2．保险丝 1 MC0401 3．可控硅 1 MC0309D 4．负载板 各1 MC0603 MC0604 5．2脉冲控制单元 1 MC0501 6．稳压电源（±15V ） 1 MC0201 7．电压/电流表 2 MC0701 8．输入单元 1 MC0202 10．隔离器 1 11．示波器 1 12．导线和短接桥 若干四．带电阻性负载的可控整流实验步骤1． 根据图2-1连接线路，注意：主回路和控制回路交流供电电源必须同步。
将各实验模块连接好，采用电阻负载，取U 1=U 2=45V 档的交流电为输入电压，负载R=50Ω（采用2只100Ω电阻并联）。
2． 用电压电流表实测输入电压U 2有效值= ______________V 。
单相全波可控整流电路单相桥式半控整流电路
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。
第2章单相可控整流电路
带续流二极管的工作情况
a)
u1
u2
b) O ud
c) O id
d) O
iV T
e) O
iV D R f)
O uV T
g) O
T
VT
u2
uV T ud
t1
Id -
Id +
id
iV D R
L
VD R R
t t t t t
工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VDR 承受反向电压，不导通，不 影响电路的正常工作;
实际上很少应用此种电路； 分析该电路的主要目的在于利用其简单易
学的特点，建立起整流电路的基本概念。
二、单相桥式全控整流电路
带电阻负载的工作情况
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。 在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即上面为1、3， 下面为2、4。
VT1和VT3组成共阴极组，加触发脉冲后，阳极电位高者导通。 VT2和VT4组成共阳极组，加触发脉冲后，阴极电位低者导通。 触发脉冲每隔180°发一次，分别触发VT1、VT4、VT2、VT3。
T
i2
a
u1
u2
T
b
V
1
T
V
3
id
L ud
R
4
2
V
V
u2
a)
O
t
ud
O id
i
V
T
1
O
,4
iV
T
2
O
,3
O i2
O u V T1 ,4
O
Id Id
Id Id
t Id
t t t t
掌握单相桥式可控整流电路的工作原理
04 单相桥式可控整流电路的 参数计算
整流电压与电流的计算
整流电压计算
整流电压取决于输入交流电压的有效值和整流电路的接线方 式。在单相桥式可控整流电路中，整流电压可通过控制可控 硅的触发角来调整，进而实现输出电压的调节。
整流电流计算
整流电流的大小取决于负载电阻和整流电压。在单相桥式可 控整流电路中，负载电阻和整流电压共同决定了整流电流的 大小。同时，整流电流也受到可控硅的额定电流限制。
02
通过控制可控硅的导通 角，可以控制输出电压 的大小。
03
04
具有输出电压平稳、纹 波小、效率高等特点。
适用于大功率、高电压、 大电流的整流场合。
02 单相桥式可控整流电路的 基本原理
电路结构与工作原理
电路结构
单相桥式可控整流电路由四个可控硅组成桥式电路，其中两个可控硅接在正半周 ，另两个接在负半周。
可控硅的原理
可控硅有三个极：阳极、阴极和控制极。当阳极和阴极之间加上正向电压时，如果控制极没 有信号输入，可控硅不导通；如果控制极有适当的触发信号输入，可控硅就会导通。通过控
制触发信号的输入时间和大小，可以控制可控硅的导通角，从而控制输出电压和电流。
触发电路的作用与原理
触发电路的作用
触发电路是为可控硅提供触发信号的电路。在单相桥式可控整流电路中，触发电路的作用是产生适当的触发信号， 使可控硅在需要的时候导通。
使用电路仿真软件搭建单相桥式可控整 流电路的仿真模型，设置合适的参数进 行仿真分析。通过仿真结果与实际实验 结果的对比，验证实验的正确性和可靠 性。
VS
结果分析
根据实验数据和仿真结果，分析单相桥式 可控整流电路的工作原理、工作波形以及 基本性能指标。总结实验过程中的经验教 训，提出改进意见和建议。
单相可控整流电路原理
单相可控整流电路原理
单相可控整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路。
其基本原理是通过控制半导体器件（通常是可控硅）的导通和截止来实现对电流的改变。
当交流电压的波峰大于可控硅的导通电压时，可控硅会导通，并且电流会从正向流入负向，形成半波整流。
当交流电压的波峰小于可控硅的导通电压时，可控硅将截止，电路断开，不会有电流通过。
这样，通过控制可控硅的导通时间和截止时间，可以实现对电流的调节。
为了实现精确的电流调节，通常还使用了一个触发电路，用来控制可控硅的导通和截止。
触发电路的输入信号可以来自外部，如调节器、控制器等，也可以来自电路自身，通过电流变压器或电压变压器来实现反馈控制。
在单相可控整流电路中，通常还会使用滤波电路来平滑输出的直流电压。
滤波电路通常由电容器组成，可以将直流电压的纹波成分减小到很小的程度。
总的来说，单相可控整流电路通过控制可控硅的导通和截止，实现对交流电的半波整流，从而将交流电转换为直流电。
通过添加触发电路和滤波电路，可以实现对输出直流电压的精确调节和纹波的减小。
单相可控整流电路
两个重要的基本概念
触发延迟角
从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加
触发脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。
导通角
晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称
为，用θ表示 。
直流输出电压平均值为
p wwp a a U d 2 1 a p2 U 2 st i(n d t) 2 2 U 2 ( 1 co ) 0 .4 s U 2 1 5 c 2os
23
2
O
wt
ud a
O
wt
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I
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
假设负载中电感很大，且电 路已工作于稳态。
☞在u2负半周，a处触发触
品系列参数选取。
20
§2.3 单相全波可控整流电路
（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)
ud
Oa
wt
i1
O
wt
单相全波可控整流电路及波形
单相全波可控整流 电路又称单相双半波 可控整流电路。
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。
pa Id
Id pa
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O i2
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O
wt
I
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
管和1个二极管构成。
☞在u2正半周，a处触发VT1， u2经VT1和VD4向负载供电。
单相半波可控整流电路(阻感性负载加续流二极管)
03 续流二极管
续流二极管的作用
防止反向电流
在晶闸管关断期间，如果没有续流二极管，阻感性负载中的电流会反向流动， 可能导致设备损坏。续流二分反向电压，从而降低加在晶闸管上的反向电压，保护 晶闸管不受过电压的损坏。
续流二极管的选择与使用
测试设备
万用表、示波器、电源等。
测试结果分析
观察整流电路的输出电压和电流波形，分析其性能指标，并与理论 值进行比较。
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耐压要求
选择续流二极管时，应考虑其反向击 穿电压是否满足电路需求。
电流容量
根据阻感性负载的电流大小选择合适 的电流容量的续流二极管，以确保其 能够承受较大的电流。
开关频率
在高频开关状态下使用的二极管应具 有良好的开关性能和较小的反向恢复 时间。
安装方式
续流二极管应安装在散热良好的地方， 并确保其连接牢固可靠。
详细描述
在整流器导通期间，输入电压施加到阻感负载上，产生正向的电压波形。当整流 器截止时，续流二极管导通，将负载电流继续传递，此时电压波形为零。
电流波形分析
总结词
在单相半波可控整流电路中，电流波形在整流器导通期间呈 现矩形波形状，而在整流器截止期间呈现零电流。
详细描述
在整流器导通期间，电流从输入电源流向阻感负载，形成矩 形波形状。当整流器截止时，续流二极管导通，负载电流通 过二极管继续流动，此时电流波形为零。
乎没有无功损耗。
感性负载
02
主要特点是电流滞后于电压，功率因素较低，会产生较大的无
功损耗。
阻感性负载
03
同时具有电阻性和感性负载的特点，电流和电压之间有一定的
相位差，功率因素较低。
multisim 单相可控整流电路
multisim 单相可控整流电路一、概述Multisim是一款常用的电路仿真软件，可以用于模拟各种电路的工作情况。
其中，单相可控整流电路是一种常见的电路类型，它可以将交流电转化为直流电，并且可以通过控制器件的导通和截止来实现对输出电压大小和波形的调节。
本文将介绍如何在Multisim中搭建一个单相可控整流电路，并进行仿真分析。
二、搭建单相可控整流电路1. 选择元器件首先，在Multisim中打开新建文件，选择“Components”选项卡，在搜索框中输入“SCR”并回车，找到元器件“SCR”，将其拖入画布中。
然后，在搜索框中输入“Diode”并回车，找到元器件“Diode”，将其拖入画布中。
最后，在搜索框中输入“Transformer”并回车，找到元器件“Transformer”，将其拖入画布中。
2. 连接元器件接下来，需要连接这些元器件。
首先，将交流源（AC）连接到变压器（Transformer）的两个端口上。
然后，将变压器的两个输出端口分别连接到两个二极管（Diode）上。
最后，将两个二极管的正极连接到晶闸管（SCR）的阳极上，将两个二极管的负极连接到晶闸管的阴极上。
3. 配置元器件参数在连接好元器件之后，需要对每个元器件进行参数配置。
首先，双击变压器，进入其属性设置界面。
在这里可以设置变压器的输入电压和输出电压比例等参数。
例如，可以将输入电压设置为220V，输出电压设置为12V。
然后，双击二极管，进入其属性设置界面。
在这里可以设置二极管的正向电流和反向电流等参数。
例如，可以将正向电流设置为1A，反向电流设置为10uA。
最后，双击晶闸管，进入其属性设置界面。
在这里可以设置晶闸管的触发电压和额定电流等参数。
例如，可以将触发电压设置为1V，额定电流设置为10A。
4. 添加测量工具最后，在画布中添加一个“Voltmeter”工具和一个“Scope”工具来测量输出电压和波形。
将“Voltmeter”工具连接到晶闸管的阳极和阴极之间，并将“Scope”工具连接到二极管的正负端口之间。
单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路简介单相半波可控整流电路是一种常见的电力电子装置，用于将交流电转换为直流电。
它的主要原理是通过可控硅器件对输入电压进行控制，使得只有正半周的电压被整流，从而得到单相半波直流电。
原理单相半波可控整流电路由可控硅器件和负载组成。
可控硅器件通常采用双向晶闸管（thyristor）或二极管。
当可控硅器件接通时，电流可以正常通过；当可控硅器件关断时，电流无法通过。
在单相半波可控整流电路中，当输入电压为正弦波时，可控硅器件的触发角（trigger angle）决定了电路的整流效果。
当触发角为0时，每个输入周期只有一半的电压被整流，也就是单相半波整流。
整流后的电压的波形和输入电压的正半周波形相同，只是幅值减小。
在整流电路中，还需要一个滤波电容来平滑输出电压。
滤波电容能够抵消整流电路中电流的脉动，从而提供相对平稳的直流输出电压。
电路图下面是单相半波可控整流电路的基本电路图：+---------+| |AC Supply ----+----+-----+-----+ Thyristor|| | | +---------+| | | | || | | |C RL Load DC Output| | || | |+----+----------------+工作过程1.当输入交流电压的正半周期开始时，可控硅器件被触发打开。
2.电流开始流过负载和可控硅器件。
此时，整流电压几乎等于输入电压，电流方向由左到右。
3.当输入电压的正半周周期结束时，可控硅器件被触发关断。
在此期间，整流电压几乎为零。
4.在可控硅器件关断期间，滤波电容开始发挥作用，通过向负载提供电流来平稳输出。
5.上述过程不断重复，从而实现单相半波整流。
优点和缺点单相半波可控整流电路具有以下优点和缺点：优点•简单的电路结构，易于实现。
•整流效率较高，通常达到80%~90%。
•输出电压相对平稳，适用于对电压波动要求不高的应用。
缺点•输出电压脉动较大，无法满足对电压平稳性要求较高的应用。
multisim 单相可控整流电路
Multisim 单相可控整流电路1. 介绍单相可控整流电路是一种常用的电力电子设备，广泛应用于工业控制和能源转换领域。
它可以将交流电转换为直流电，通过控制器件的导通和截止来实现电流的可控。
本文将介绍使用Multisim软件设计和模拟单相可控整流电路的方法和过程，展示实验结果和分析电路性能。
2. 基本原理单相可控整流电路主要由一个可控硅（SCR）和其他辅助电子器件组成。
SCR是一种双向导通晶闸管，只有当控制端施加正向电压脉冲时，才能导通电流。
当电流通过SCR时，可以使用继电器或其他电子器件来实现电流的切换和控制。
电路的基本原理如下： 1. 当输入电压为正向时，SCR控制端施加正向电压脉冲，SCR导通，电流通过。
2. 当输入电压为负向时，SCR控制端施加正向电压脉冲，SCR截止，电流断开。
通过不同的方式控制SCR导通和截止，可以实现电流的可控。
在这个过程中，SCR的导通和截止时间被称为触发角，控制触发角可以控制输出电压的大小和波形。
3. 设计与模拟步骤步骤1：打开Multisim软件首先，打开Multisim软件，并创建一个新的电路设计。
步骤2：选择元件在Multisim软件的元件库中，选择所需的元件，包括SCR、电容、电阻、输入电源等。
步骤3：放置元件将选择的元件放置在工作区域中，通过拖拽和旋转来调整它们的位置和方向。
步骤4：连接元件使用连接线将元件连接起来，确保正确连接并避免交叉连接。
步骤5：设置控制器件设置SCR的触发方式和角度，可以通过设置触发电压和触发角度来控制SCR的导通和截止。
步骤6：设置输入电源设置输入电源的频率、电压和波形等参数，以模拟实际应用中的输入情况。
步骤7：运行模拟点击运行按钮，进行电路模拟。
步骤8：分析结果根据模拟结果，观察输出电压、电流和波形是否符合设计要求。
可以使用示波器和数据采集器来获取电路输出的详细信息。
步骤9：优化设计根据模拟结果，对电路进行调整和优化。
可以尝试改变元件参数、改变触发方式和角度等，以达到更好的电路性能。
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第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流？它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的？解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。
2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。
计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。
解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U cos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-U U d则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值I d =RU d=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=3.75Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+R U ＝37.6(A) (3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR =1.57I VEAR则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /1.57=37.4 /1.57=23.9(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。
按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。
2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。
试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。
解： Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U 控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形参阅教材P31中的图2-3（b ）、(c)、(d)和(h)。
2-4．将单相半波可控整流电路中电阻负载和电感性负载的工作原理作个比较，找出差别，并画出电阻负载输出电压u d 、电流i d 和晶闸管电压u V1波形；写出U d 、I d 计算公式。
解：电阻性负载电路输出电流i d 与输出电压u d 相位相同，波形相似。
晶闸管导通区间从α至π，导通角θ＝π－α。
u d 波形从α至变压器二次电压正变负的过零点。
电感性负载电路由于电感的储能作用，输出电流i d 与输出电压u d 相位不相同，电流i d 滞后于电压u d 。
而且，电流i d 不能随电压u d 突变。
晶闸管导通区间从α开始并超过π过零点，导通角θ>π－α。
u d 波形从α开始至变压器二次电压正变负的过零点后，进入负半周。
导通角θ的大小，与负载电感值L 有关，L 越大，储能越多，θ亦越大，u d 波形进入变压器二次电压负半周的部分亦越多，输出电压的平均值U d 亦下降的越多。
当负载为大电感负载时，U d 近似等于零，此时输出平均电流I d 亦很小。
电阻负载输出电压u d 、电流i d 和晶闸管电压u V1波形参阅教材 Ｐ27中的图2-1。
电阻负载U d 、I d 计算公式如下： (1)整流输出平均电压 Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U (2).负载电流平均值I d =RU d2-5．单相半波大电感负载可控整流电路中，带续流二极管和不带续流二管在输出电压u d 和电流i d 、晶闸管电压u V1和电流i V1、续流二极管电压u V2和电流i V2波形上有何区别。
写出带续流二极管时u d 、i d 、i V1、i V2的平均值和有效值计算公式。
解：不带续流二管时，当负载为大电感负载时，输出电压u d 波形与横坐标所围的正负面积相等，U d 近似等于零，此时输出平均电流I d 亦很小。
输出电压u d 和电流i d 、晶闸管电压u V1和电流i V1的波形参阅教材P30中的图2-2。
其中，i V1的波形与i d 的波形相同。
带续流二极管时，由于续流二极管的作用，晶闸管从α开始导通，至变压器二次电压正变负的过零点时，由于电感应电动势的作用使续流二级管导通，晶闸管被迫关断，所以，晶闸管导通区间从α至π，导通角θ＝π－α。
由于负载为大电感负载，所以负载电流i d 脉动很小，近似为一平行横坐标的直线，晶闸管电流i V1、续流二极管电流i V2近似为正向矩形波，导通角分别为θ＝π－α和θ＝π＋α。
输出电压u d 和电流i d 、晶闸管电压u V1和电流i V1、续流二极管电压u V2和电流i V2波形参阅教材P31中的图2-3。
带续流二极管时u d 、i d 、i V1、i V2的平均值和有效值计算公式如下： （１）输出电压的平均值U d 为 U d =0.45U 22cos 1α+ （２）输出电压的有效值值U 为 U =()()⎰παωωπt d t U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+U （３）输出电流的平均值I d 为 RU I dd = （４）输出电流的有效值值I 为 I ＝RU I dd = （５）晶闸管的平均电流I V1AR 为I V1AR =()⎰-=παπαπωπd d I t d I 2.21（６）晶闸管电流的有效值I V1为I V1=d d I t d I .2)(212παπωππα-=⎰ （７）续流二极管的平均电流I V2AR 为I V2AR =()⎰++=αππαπωπ.2.21d d I t d I （８）续流二极管电流的有效值I V2为 I V2=()d d I t d I .2.2102παπωπαπ+=⎰+2-6．有一单相桥式全控整流电路，负载为电阻性，要求α=30°时，U d =80V ，I d =7A 。
计算整流变压器的副边电流I 2，按照上述工作条件选择晶闸管。
解：I d =U d ／R ，则R =U d ／I d =80／70=1.14Ω U d =0.9U 2×(1+cos α)／2 则 U 2=95Vt d t R U I ωωππ2222sin 222⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=＝παπαπ-+2sin 212R U ＝82.12 (A)58221==I I V (A)I VEAR =I V1／k fe =58／1.57≈37 (A) 考虑裕量系数2，２×37＝74(A)7.2689522222≈⨯⨯=U (V)选额定电流100A 、额定电压300V 的晶闸管。
2-7．单相全控桥式整流电路接大电感负载，已知U 2=100V ，R =10Ω，α=45°。
（1）负载端不接续流二极管V4，计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管电流有效值。
（2）负载端接续流二极管V4，计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管、续流二级管电流有效值。
画出u d 、i d 、i V11、i V4及变压器次级电流i 2的波形。
解：（1）负载端不接续流二极管V4时 输出电压平均值为()⎰+≈==παααπωωπ222cos 9.0cos 22..sin 222U U t d t U U d＝0.9×100×0.707≈63.7(V) 输出直流电流平均值为 37.6≈=RU I dd (A) 晶闸管电流的有效值为 ()⎰+=απαωπt d I I d V .2121=d I 21≈4.5(A)(2）负载端接续流二极管V4时 输出电压平均值()8.76854.01009.02cos 19.0..sin 22222=⨯⨯=+≈=⎰πααωωπU t td U U d (V) 输出直流电流平均值为 68.7≈=RU I dd (A) 晶闸管与整流二极管电流的有效值I V1、I V2为 ()d d V V I t d I I I παπωππα2.21221-===⎰ 70.468.7360135=⨯=(A) 续流二极管电流的有效值I V4为 ()d d V I t d I I παωπα==⎰24.22=84.368.718045=⨯(A) 变压器二次电流的有效值I 2为()[]()d d dI t d I II παπωππα-=-+=⎰.21222 65.670.4221=⨯==V I (A)接续流二极管时的u d 、i d 、i V11、i V4及变压器次级电流i 2的波形参阅教材 Ｐ41中的图2-8。
2-8．单相桥式半控整流电路接电阻性负载，要求输出整流电压0～100V 连续可调，30V 以上时要求负载电流能达到20A 。
当（1）采用220V 交流电网直接供电；2）采用变压器降压供电，最小控制角αmin=30°，试分析比较二种供电方式下晶闸管的导通角和电流有效值、交流侧电流有效值及电源容量。
解：（1）采用220V 交流电网直接供电时 2cos 19.0α+=d d U U 当输出平均电压Ｕd 为100V 时 则 0101.012209.0100219.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α︒≈90min α当输出平均电压U d 为30V 时 则 6970.012209.030219.02cos 2-≈-⨯⨯=-=U U d α︒≈134max α导通角θ＝π－α，所以晶闸管导通角θ＝90°～46°。
要求在此导通角范围之间，均能输出20A 负载电流，故应在最小θ即最大αmax时，计算晶闸管电流有效值和变压器二次电流有效值。
I d =20A,则晶闸管平均电流I V1AR ＝I d ／2=10A 当α＝134°=134π／180=0.7444π时 波形系数为22.3)cos 1(2)(22sin 1≈+-+=ααππαπf K晶闸管电流的有效值为2.321022.3111=⨯==AR V f V I K I （Ａ） 交流侧电流的有效值为 5.45212≈=V I I （Ａ）交流电源容量为KVA VA U I S 01.10100102205.45222≈=⨯==2）采用变压器降压供电时U d =0.9 U 22cos 1α+ 当αmin=30°时，输出电压为100V ，则变压器二次电压为()()11930cos 19.01002cos 19.022≈+⨯=+=αd U U (V) 当U d =30V 时的最大控制角αmax为4398.011199.030219.02cos 2max ≈-⨯⨯=-=U U d ααmax≈116°晶闸管导通角θ＝π－α，则θ＝150°～64°要求在此导通角范围之间，均能输出20A 负载电流，故应在最小θ即最大αmax时，计算晶闸管电流有效值和变压器二次电流有效值。