单相桥式全控整流电路 (1)
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路一、原理图1.1为单相桥式全控整流带电阻电感性负载，图中DJK03是装置上的晶闸管触发装置。
假设电路已工作于稳态。
在u2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。
负载中有电感存在时负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线，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VT3和VT2加触发脉冲，因VT3和VT2本已承受正电压，故两管导通。
VT3和VT2导通后，u2通过VT3和VT2分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT3和VT2上，此过程成为换相，亦称换流。
至下一周期重复上述过程，如此循环下去，其平均值为Ud=0.9U2。
图1.2为单相桥式有源逆变电路实验原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。
图中的电阻Rp、电抗Ld和触发电路与单相桥式整流电路相同。
产生有源逆变的条件如下：（1）要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压。
（2）要求晶闸管的控制角α>π/2.，使Ud为负值。
两者必须同时具备才能实现有源逆变。
二、实验内容（1）单相桥式全控整流电路带电阻性负载。
（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载。
（3）有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。
（4）单相桥式整流、单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载时MATLAB的仿真。
三、实验仿真1.带电阻电感性负载的仿真启动MATLAB，进入SIMULINK后新建文档，绘制单相桥式全控整流电路模型，如图1.3所示。
双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
注意：触发脉冲“Pulse”和“Pulse2”的控制角设置必须相同，“Pulse1”和“Pulse3”的控制角设置必须相同，否则就会烧坏晶闸管。
实验一-单相桥式全控整流电路
实验一-单相桥式全控整流电路实验一单相桥式全控整流电路姓名：王栋班级：15级自动化（2）班学号：1520301081一、实验目的1.加深理解单相桥式全控整流电路的工作原理2.研究单相桥式变流电路整流的全过程3.掌握单相桥式全控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。
二、预习内容要点1. 单相桥式全控整流带电阻性负载的运行情况2. 单相桥式全控整流带阻感性负载的运行情况3. 单相桥式全控整流带具有反电动势负载的运行情况三、实验仿真模型图 1.1 单相桥式阻性负载整流电路四、实验内容及步骤1.对单相桥式全控整流带电阻性负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲延迟角时的波形（至少3组）。
以延迟角30°为例（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。
有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources 中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：变压器可以双击变压器进入属性后，取消three windings transformer就是单相变压器。
（3）参数设置1.双击交流电源把电压设置为311V，频率为50Hz；2.双击脉冲把周期设为0.02s，占空比设为10％，延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×0.02/360；3.双击负载把电阻设为1Ω；4.双击示波器把Number of axes设为7;5.在“Power Electronics”库中选择‘Universal Bridge’模块，选择桥臂数为2，器件为晶闸管，晶闸管参数保持默认即可（4）仿真波形及分析当α=30°时，当α=60°时，当α=90°时，2. 对单相桥式全控整流带阻感性负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲延迟角时的波形（至少3组）。
将阻性负载改为阻感负载，即参数设置，双击负载把电阻设为1Ω，电感设为0.01H仿真波形及分析当α=30°时，电感设为0.01H，此时电流处于连续状态图：阻感负载且电流连续时波形将电感值改为0.001H，可以看到电流不连续时的波形如下：图：阻感负载且电流不连续时波形当α=60°时，电感设为0.01H，此时电流处于连续状态将电感值改为0.001H，可以看到电流不连续时的波形如下：当α=90°时，电感设为0.01H，此时电流处于连续状态将电感值改为0.001H，可以看到电流不连续时的波形如下：3. 对单相桥式全控整流带具有反电动势负载的运行情况进行仿真并记录分析改变脉冲延迟角时的波形（至少3组）。
电力电子单相桥式全控整流电路
目录第1章绪论 (1)1.1 什么是整流电路 (1)1.2 整流电路的发展与应用 (1)1.3 本设计的简介 (1)第二章总体设计方案介绍 (2)2.1总的设计方案 (2)2.2 单相桥式全控整流电路主电路设计 (3)2.3保护电路的设计 (5)2.4触发电路的设计 (9)第三章整流电路的参数计算与元件选取 (12)3.1 整流电路参数计算 (12)3.2 元件选取 (13)第四章设计总结 (15)4.1设计总结 (15)第五章心得体会 (16)参考文献 (17)第1章绪论1.1 什么是整流电路整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。
变压器设置与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
可以从各种角度对整流电路进行分类，主要的分类方法有：按组成的期间可分为不可控，半控，全控三种；按电路的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；按变压器二次侧电流的方向是单向还是双向，又可分为单拍电路和双拍电路.1.2 整流电路的发展与应用电力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用，因此不管是整流器还是电力电子技术的发展都是以电力电子器件的发展为纲的，1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一次革命；1957年美国通用公司研制了第一个晶闸管，标志着电力电子技术的诞生；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，把电力电子技术推上一个全新的阶段；80年代后期，以绝缘极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件异军突起，成为了现代电力电子技术的主导器件。
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。
单相桥式全控整流电路(电阻性负载)
2.1.4 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成 共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
5）晶闸管的电流平均值IdT I 1 I dT d
2
6）晶闸管电流有效值IT
U π 1 2 1 I sin 2 I T 2 R4 π 2 π 2 7） 功率因数cosφ P UI 1 π cos sin 2 S U I 2 π π 2
显然功率因数与α相关，α=0º时，cosφ =1。 8）晶闸管承受的最大反向电压是相电压峰值的 承受的最大正向电压是 U 2 / 2
ud (id )
Байду номын сангаас
Ud
t
0
ug
Tr i 2
VT1 a
VT3
id ud
R
0 u T1 0
t
u2
u1
u2
b
VT2 VT4
t
i2
0 (a)
t
图2-8
(b)
2、工作原理
1）在u2正半波的（0~α）区间：
晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。
假设四个晶闸管的漏电阻相等，则uT1.4= uT2.3=1/2 u2。 2）在u2正半波的ωt=α时刻：
4. 基本数量关系 1）输出电压平均值Ud
1 U d π
单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示图1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载）1） 在u2正半波的（0~α ）区间：晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。
假设电路已工 作在稳定状态，则在O 〜α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2） 在u2正半波的ω t=α时刻及以后：在ω t=α处触发晶闸管 VT1、VT4使其导通，电流沿 a →VT1 → L → R →VT4 →b →Tr 的二次绕组→ a 流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。
电源电 压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3） 在u2负半波的（π ~ π + α）区间：当ω t=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管 VT1、VT4继续导通。
1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻 -感性负载）单相桥式全控整流电路用四个晶闸管, 接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）I!*-■\U/-1-kγ叫OO：Ow...0f ∣2√*-(b}≡r∣√在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关 断状态。
4）在u2负半波的ω t=π +α时刻及以后：在ω t=π + α处触发晶闸管 VT2、VT3使其导通，电流沿 b →VT3→L →R → VT2→a →Tr 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。
此时电源电压反向加到 VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。
晶闸管 VT2、VT3 一直要导通到下一周期ω t=2 π +α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示：图2单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）興朋rgui—B∣÷ FtJιIU lPUIHTfrIflηi pr1 ⅛B -∣S ,T⅛∏Ftor2电源参数，频率50hz,电压100v ,如图3⅞⅛ BIQCk Parameter5： AC VoItage SOUrCe AC Voltage SOUrCe (mask) CIink)Ideal S l innSOidaI AC VOlt age SIDUrCe-图3.单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数，振幅3V ,周期0.02,占空比10%,时相延迟α /360*0.02， 如图4图4.单相桥式全控整流电路脉冲参数设置ApplyCancelHe ：IPVT2,VT3脉冲参数，振幅3V,周期0.02,占空比10%,时相延迟（α+180）/360*0.02,如图5⅝∣ Source BloCk Parameters: PUISe Generator2图5.单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1.4单相桥式全控整流电路仿真参数设置（阻-感性负载）设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相相控整流电路(桥L)
在实际运行中，当突然把控制角 增 大到180°以上或突然切断触发电路 时，会发生正在导通的晶闸管一直导 通两个二极管轮导通的失控现象。此 时触发信号对输出电压失去了控制作 用，失控在使用中是不允许的，为了 消除失控，带电感性负载的半控桥式 整流电路还需加接续流二极管Ｄ。
2 2
(0°≤α ≤90°)
U 2 cos 0.9U 2 cos
2）整流输出电压有效值为
3）晶闸管承受的最大正反向电压为 2 U2。
U 1
( 2U 2 sint ) 2 d (t ) U 2
4）在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通， 变压器次级中的电流是正负对称的方波，电流的平均值Id和 有效值I相等，其波形系数为１。
1.3.3.1 单相全控桥式相控整流电路 二．大电感负载
1、工作原理分析：
பைடு நூலகம்id
0 iT1.4
ωt ωt ωt ωt
iT2.3 i2
0
0 0
电路控制角的移相范围为0～π/2
uT1
2．大电感负载参数计算：
1）在电流连续的情况下整流输出电压的平均值为
Ud
1
2U 2 sintd (t )
加续流管时
三．反电势负载工作原理
反电动势负载：对于可控整流电路来说，被充电的蓄电池、 电容器、正在运行的直流电动机的电枢（电枢旋转时产生 感应电动势E）等本身是一个直流电压的负载。 ud E ud E i d Rd id Rd
单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)1、1单相桥式全控整流电路电路结构(阻-感性负载)单相桥式全控整流电路用四个晶闸管,两只晶闸管接成共阴极,两只晶闸管接成共阳极,每一只晶闸管就是一个桥臂。
单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)电路图如图1所示图1、单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)1、2单相桥式全控整流电路工作原理(阻-感性负载)1)在u2正半波得(0~α)区间:晶闸管VT1、VT4承受正压,但无触发脉冲,处于关断状态。
假设电路已工作在稳定状态,则在0～α区间由于电感释放能量,晶闸管VT2、VT3维持导通。
2)在u2正半波得ωt=α时刻及以后:在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通,电流沿a→VT1→L→R→VT4→b →Tr得二次绕组→a流通,此时负载上有输出电压(ud=u2)与电流。
电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上,使其承受反压而处于关断状态。
3)在u2负半波得(π~π+α)区间:当ωt=π时,电源电压自然过零,感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电压负半波,晶闸管VT2、VT3承受正压,因无触发脉冲,VT2、VT3处于关断状态。
4)在u2负半波得ωt=π+α时刻及以后:在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通,电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr得二次绕组→b流通,电源电压沿正半周期得方向施加到负载上,负载上有输出电压(ud=-u2)与电流。
此时电源电压反向加到VT1、VT4上,使其承受反压而变为关断状态。
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。
1、3单相桥式全控整流电路仿真模型(阻-感性负载)单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)仿真电路图如图2所示:图2 单相双半波可控整流电路仿真模型(阻-感性负载)电源参数,频率50hz,电压100v,如图3图3、单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数,振幅3V,周期0、02,占空比10%,时相延迟α/360*0、02,如图4图4、单相桥式全控整流电路脉冲参数设置VT2,VT3脉冲参数,振幅3V,周期0、02,占空比10%,时相延迟(α+180)/360*0、02,如图5图5、单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1、4单相桥式全控整流电路仿真参数设置(阻-感性负载)设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相桥式全控整流电路实验报告
一、实验目的1. 理解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2. 掌握单相桥式全控整流电路的搭建方法。
3. 分析单相桥式全控整流电路在不同负载条件下的性能。
4. 学习使用示波器等实验仪器进行电路测试。
二、实验原理单相桥式全控整流电路由四个晶闸管（VT1、VT2、VT3、VT4）和负载组成。
当交流电源电压为正半周时，晶闸管VT1和VT4导通，电流从电源正极流向负载；当交流电源电压为负半周时，晶闸管VT2和VT3导通，电流从电源负极流向负载。
通过调节晶闸管的触发角，可以控制输出电压的大小。
三、实验器材1. 单相桥式全控整流电路实验装置2. 晶闸管模块3. 负载电阻4. 负载电感5. 电源6. 示波器7. 万用表8. 交流电源9. 接线板四、实验步骤1. 搭建单相桥式全控整流电路，确保电路连接正确。
2. 使用示波器观察交流电源电压波形。
3. 调节晶闸管的触发角，观察输出电压波形。
4. 测试不同负载条件下的输出电压和电流。
5. 记录实验数据，进行分析。
五、实验结果与分析1. 观察到当晶闸管的触发角为0度时，输出电压为0；当触发角为180度时，输出电压为交流电源电压的峰值。
2. 当负载为电阻时，输出电压和电流的波形基本一致，且电压和电流的平均值随触发角的增大而减小。
3. 当负载为电感时，输出电压和电流的波形存在相位差，且电流的峰值滞后于电压的峰值。
4. 当负载为电阻-电感时，输出电压和电流的波形与电阻负载相似，但电流的峰值滞后于电压的峰值。
六、实验结论1. 单相桥式全控整流电路可以将交流电转换为直流电，且输出电压大小可调。
2. 不同负载条件下，输出电压和电流的波形存在差异。
3. 通过调节晶闸管的触发角，可以控制输出电压的大小。
七、心得体会1. 通过本次实验，加深了对单相桥式全控整流电路工作原理的理解。
2. 学会了使用示波器等实验仪器进行电路测试。
3. 了解了不同负载条件下电路性能的变化。
八、注意事项1. 在搭建电路时，注意晶闸管的正确连接。
实验三 单相桥式全控整流电路实验
实验三单相桥式全控整流电路实验1.实验目的（1）加深理解单相桥式全控整流电路的工作原理；（2）研究单相桥式整流电路整流的全过程；2.预习要求（1）阅读教材中有关单相桥式全控整流电路的相关内容；3.实验器材（1）DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置；（2）DJK01.DJK02.DJK03-1.DJK10、D42等挂箱；（3）双踪示波器；（4）万用表。
4.实验内容（1）单相桥式全控整流电路带电阻性负载；（2）单相桥式全控整流电路带阻感性负载；5.实验电路图3-1为单相桥式整流带阻感性负载, 其输出负载用D42三相可调电阻器, 将两个接成并联形式, 电抗用DJK02面板上的, 直流电压、电流表均在DJK02面板上。
触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图3-1 单相桥式整流实验原理图6.实验内容及步骤（1）触发电路的调试将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为220V, 用两根导线将220V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端, 按下“启动”按钮, 打开DJK03-1电源开关, 用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
将控制电压调至零（将电位器顺时针旋到底), 观察同步电压信号和“6”点的波形, 调节偏移电压（即调电位器), 使180°。
将锯齿波触发电路的输出脉冲端分别接至全控桥中相应晶闸管的门极和阴极, 注意不要把相序接反了, 否则无法进行整流。
将DJKO2上的正桥和反桥触发脉冲开关都打到“断”的位置,并使和悬空, 确保晶闸管不被误触发。
（2）单相桥式全控整流按图3-1接线, 将电阻器放在最大阻值处, 按下“启动”按钮, 保持偏移电压不变（即固定), 逐渐增加（调节）, 在0°、30°、60°、90°、120°时, 用示波器观察、记录整流电压和晶闸管两端电压的波形, 并记录电源电压和负载电压的数值于下表中。
单相桥式全控整流电路实验报告
单相桥式全控整流电路实验报告一、实验目的1、熟悉单相桥式全控整流电路的工作原理。
2、掌握单相桥式全控整流电路在不同负载情况下的输出特性。
3、学会使用示波器等仪器观测电路中的电压、电流波形。
二、实验原理单相桥式全控整流电路由四个晶闸管组成，其电路图如下图所示：插入电路图在电源电压的正半周，晶闸管 VT1 和 VT4 承受正向电压，在触发脉冲的作用下导通，电流从电源的正端经 VT1、负载、VT4 流回电源的负端，负载上得到正电压；在电源电压的负半周，晶闸管 VT2 和VT3 承受正向电压，在触发脉冲的作用下导通，电流从电源的正端经VT2、负载、VT3 流回电源的负端，负载上得到负电压。
通过控制触发角α的大小，可以改变输出直流电压的平均值。
三、实验设备1、电力电子实验台2、示波器3、万用表4、电阻负载、电感负载四、实验内容及步骤（一）电阻负载实验1、按电路图连接好实验线路，将触发角α调至 0°。
2、合上电源，用示波器观测负载两端的电压波形和晶闸管两端的电压波形，记录输出直流电压 Ud 和交流输入电压 U2 的数值。
3、逐渐增大触发角α，分别测量α=30°、60°、90°、120°、150°时的 Ud 和 U2，并记录相应的电压波形。
（二）电感负载实验1、按电路图连接好实验线路，将触发角α调至 0°。
2、合上电源，用示波器观测负载两端的电压波形和晶闸管两端的电压波形，记录输出直流电压 Ud 和交流输入电压 U2 的数值。
3、逐渐增大触发角α，分别测量α=30°、60°、90°、120°、150°时的 Ud 和 U2，并记录相应的电压波形。
（三）反电动势负载实验1、按电路图连接好实验线路，将触发角α调至 0°。
2、合上电源，用示波器观测负载两端的电压波形和晶闸管两端的电压波形，记录输出直流电压 Ud 和交流输入电压 U2 的数值。
单相桥式全控整流电路
1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示图1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载）1）在u2正半波的（0~α）区间：晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。
假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2）在u2正半波的ωt=α时刻及以后：在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。
电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3）在u2负半波的（π~π+α）区间：当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
4）在u2负半波的ωt=π+α时刻及以后：在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr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。
此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。
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。
1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示：图2 单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）电源参数，频率50hz，电压100v，如图3图3.单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟α/360*0.02，如图4图4. 单相桥式全控整流电路脉冲参数设置VT2,VT3脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟（α+180）/360*0.02，如图5图5. 单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1.4单相桥式全控整流电路仿真参数设置（阻-感性负载）设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路（一）如右图所示，图为单相桥式全控整流电路带电阻负载拓扑图。
电路中，晶闸管VTI和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
在正弦电压源（amplitude:300vfrequency=50hz）正半周，四个管子均不导通，负载电流id为零、ud也为零。
VT1和VT4串联承受电压v_sin。
当在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，当v_sin过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
如左图（第一组桥臂t=0~10ms；α=90°），第二组桥臂原理相同，其两端电压波形如上图（t=10~20ms）。
图（1）：电阻性负载两端电压波形。
Ave=93.417 ； freq=99.971 。
（α=90°）。
补图（2）：电阻性负载两端电压波形。
Ave=149.65 ； freq=99.967 。
（α=54°）。
（二）如右图所示，图为单相桥式全控整流电路带电阻电感负载拓扑图（α=90°）。
假设电路已工作于稳态，电感值取较大100m，负载波形较为明显。
在v_sin的正半周，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，负载两端电压等于v_sin。
负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用。
在v_sin过零变负时，由于电感的存在晶闸管VT1和VT4中仍流过电流，并不关断。
如左图（VT1两端电压波形）所示，在t=10.0m时，明显并未关断，仍处于导通状态。
右图（负载两端电压波形）存在明显的电感续流现象。
其电压平均值ave=83.241(v)<93.417(v)。
这是由于波形在x负半轴有图像导致平均值降低。
(三)纯电感负载L从1m变化至10m（步进1m）波形变化如下图（1），局部放大如图（2）。
（四）单相桥式全控整流电路（带续流二极管）其拓扑结构如右图所示。
（α=90°）在v_sine过零变负时，由于续流二极管VDR的存在，以及电感电流不会突变。
第2章 思考题和习题
2
；
(2) 三相桥式全控整流电路，当负载为电阻性负载时，其晶闸管角的
移相范围为 0
2 ； 3
当负载为电感性负载时，其晶闸管角的 移相范围为 0
2
；
7.三相半波可控整流电路带电阻性负载，如在自然换流点之前加入窄触发脉冲， 会出现什么现象？画出 ud 的波形。 解：如图所示，当触发脉冲 ug1 触发 a 相晶闸管，则 a 相晶闸管导通。当 ug2 触发 b 相晶闸管时，由于 a 相电压高于 b 相电压，a 相晶闸管继续导通，b 相晶 闸管因承受反压而不导通。过了自然换相点后，尽管 b 相电压高于 a 相电压，但 b 相晶闸管的触发脉冲 ug2 已消失，所以 b 相晶闸管仍不导通。a 相晶闸管导通到 过零点结束。接着导通的是 c 相晶闸管。由此可以看出，由于晶闸管间隔导通而 出现了输出波形 ud 相序混乱现象，这是不允许的。
2 I d = 44.91A； 3
(4) 变压器次级容量 S = 3U2I2 = 3*94*44.91 = 12.67kVA； (5) ＝0时，电路功率因数 P I d2 Rd 0.955 ； S S
(6) 因为 Ud = 2.34U2cosα，所以当＝0时，Ud = 0，即触发脉冲距离对应次级相
解：因为 Ld = 0.2H，Rd = 4Ω，所以 ωLd = 2*50*π*0.2 = 62.8Ω≫Rd = 4Ω，所以可
以认为该整流电路的输出电流连续。 (1) 求取变压器二次侧相电压有效值时，应考虑上限情况，即 Ud = 220V
Ud 94V ； 2.34 cos
因为 Ud = 2.34U2cosα，所以 U 2
(2) 整流输出电压 Ud = 0.9U2cosα = 127.28V； 电流平均值 Id =
单相桥式全控整流电路实验
(1)分析不同控制角时，单相桥式全控整流电路中各电路波形的变化原因。
(2)验证实际波形与理论波形是否一致，如不一致，则说明造成不一致的原因。
(3)讨论、分析实验中出现的各种现象。
七、注意事项
(1)在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短路。
(2)用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路。
二、实验所需仪器
序号
型号
备注
1
电力电子实验装置（三相可控整流主电路板）
单相桥式全控整流电路板
2
示波器
3
万用表
4
PC机及MATLAB仿真软件
三、实验线路及原理
1、实验线路及原理
如图3-1所示,单相时:RL1合RL2分RL3合,即构成单相桥式全控整流电路，晶体管Q1、Q2和Q5、Q6组成a、b两个桥臂，当输入电压进入正半周期时，Q1、Q6同时承受正向电压，若门极无触发信号，Q1、Q6仍处于正向阻断状态，负载端电压为0。如果有触发信号，则晶体管导通，负载端具有输入电压，反之在电源电压负半周期，情况相反。
指导教师批阅及成绩
指导教师签名：
年月日
2、单相桥式全控整流电路实验
（4）合上电源开关S1、S2。
（5）点击显示屏，点击相控整流实验，点击单相桥式全控整流实验，点击电路原理图，了解单相桥式全控整流电路工作原理。
（6）依次点击返回，点击开环实验，点击相控触发角，改变触发角的大小。
（7）观测触发角为10%时输出电压波形，从图上观测控制角为多少，并记录此时输出电压波形和用万用表观测的输出电压大小。
（8）观测触发角为30%时输出电压波形，从图上观测控制角为多少，并记录此时输出电压波形和用万用表观测的输出电压大小。
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电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全控整流电路_______班级：自动化_________________组别：第组___________________分工：金华职业技术学院信息工程学院年月日目录一．单项全控整流电路电阻负载工作分析..................................................- 1 -1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 1 -2.建模…………….............................................................................................- 3 -3.仿真结果与分析.......................................................................................- 5 -4.小结…………….............................................................................................- 5 -二．单项全控整流电路组感负载工作分析..................................................- 6 -1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 6 -2.建模……………..............................................................................................- 8 -3.仿真结果与分析......................................................................................- 10-4.小结…………….............................................................................................- 10 -三．单项全控整流电路带反电动势阻感负载工作分析...............................- 11 -1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 11 -2.建模……………..............................................................................................- 13 -3.仿真结果与分析........................................................................................- 15 -4.小结……………..............................................................................................- 15 -四．总结…………….............................................................................................- 16 -图索引图1 单项全控整流电路电阻负载工作分析的电路原理图………………- 1 -图2 单项全控整流电路电阻负载的PSIM仿真模型…………………… - 3 -图3 占空比=1/36的单项全控整流电路电阻负载仿真结果……………- 5 -图4 单项全控整流电路阻感负载工作分析的电路原理图………………- 6 -图5 单项全控整流电路阻感负载的PSIM仿真模型…………………… - 8 -图6 占空比=1/36的单项全控整流电路阻感负载仿真结果……………- 10 -图7 单项全控整流电路带反电动势工作分析的电路原理图……………- 11 -图8 单项全控整流电路带反电动势的PSIM仿真模型………………….- 13 -图9 单项全控整流电路带反电动势电路仿真结果………………………- 15 -一、单相桥式全控整流电路电阻负载工作分析1.电路的结构与工作原理电路结构图1 单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的电路原理图工作原理用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
（1）在u2正半波的（0~α）区间：晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。
四个晶闸管都不通。
假设四个晶闸管的漏电阻相等，则= =1/2 u2。
（2）在u2正半波的ωt=α时刻：触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a 流通，负载上有电压（ud=u2）和电流输出，两者波形相位相同且=0。
此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则=1/2 u2。
晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。
（3）在u2负半波的（π~π+α）区间：晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
此时，== 1/2 u2。
（4）在u2负半波的ωt=π+α时刻：触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr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。
此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。
晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。
晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3在对应时刻不断周期性交替导通、关断。
参数设置输入电压 220 脉冲频率 50 占空比 1/36 电阻 12.设计要求（1晶闸管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数；（2二极管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数。
（1）输出电压平均值（2）输出电流平均值2.建模建模的步骤，（写2-3条）1按照电路图把器件摆好连接好2将器件的参数改为要求的参数3得到单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的PSIM仿真模型图2 单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的PSIM仿真模型模型参数设置a.同步脉冲信号发生器参数占空比为1/36b输入电压参数c.负载电阻3．仿真结果与分析占空比为1/36PSIM仿真波形如下：图3 占空比=1/36单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的仿真结果经过这次对单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的仿真练习，对于PSIM这个软件的应用更加的熟练，仿真做的更加快了，调整波形也更为娴熟，学习到了第一副单相桥式整流电路。
二．单相桥式全控整路电路阻感负载工作分析1.电路的结构与工作原理电路结构图1 升压式斩波电路的电路原理图工作原理1）在U2正半波的（0~α）区间：晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。
假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2）在U2正半波的ωt=α时刻及以后：在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，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。
电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3）在U2负半波的（π~π+α）区间：当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。
在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
4）在U2负半波的ωt=π+α时刻及以后：在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，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。
此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。
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。
参数设置输入电压 220 脉冲频率 50 占空比 1/36 电感电阻 12设计要求（1）电感参数设计：需得到电感量与最大峰值电流、最大有效值电流三个参数；（2）晶闸管开关管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数；（4）二极管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数。
参数计算（1）输出电压平均值（2）输出电流平均值2.建模建模的步骤，（写2-3条）1按照电路图把器件摆好连接好2将器件的参数改为要求的参数3得到单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析仿真模型图2 单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的PSIM仿真模型模型参数设置a.电感参数电感参数为b同步脉冲信号发生器参数占空比为1/36d.输入电压参数e负载电阻3．仿真结果与分析占空比为1/36的PSIM仿真波形如下：图3 占空比=1/36的单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的PSIM仿真波形4．小结在这次单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的仿真学习中，我对单相桥式整流电路有了进一步的认识了解，让我认识到单相桥式全控整流电路阻感负载中，给晶闸管提供触发脉冲是设计的关键。
要给定正确的触发脉冲必须熟悉单项桥式全控整流电路的原理，掌握触发脉冲的过程，这让我收获颇多。
三、单相桥式全控整流电路带反电动势负载的工作分析1.电路的结构与工作原理电路结构图1 单相桥式全控整流电路带反电动势负载的工作分析的电路原理图工作原理当整流电压的瞬时值Ud 小于反电势E时，晶闸管承受反压而关断，这使得晶闸管导通角减小。
晶闸管导通时，Ud=U2，晶闸管关断时，Ud=E。
与电阻负载相比晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称作停止导电角。
若α<δ时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。
为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。
这样，相当于触发角被推迟，即α=δ。