单相桥式晶闸管全控整流电路课程设计
电力电子课程设计任务书--单相桥式晶闸管全控整流电路的仿真研究
南京工程学院
课程设计任务书
课程名称电力电子技术
院（系、部、中心）电力工程学院
专业
班级
姓名
学号
起止日期
指导教师
5．课程设计进度安排
起止日期工作内容
12月16日－12月17日12月18日-12月19日12月20日
12月23-12月24日
12月25日－12月26日12月27 日认识整流、逆变、直流斩波极交流调压系统的构成和原理分析
查询工具书及文献资料，学习MALAB的使用方法。
熟悉电力电子实验平台。
掌握三相桥式全控整流电路、降压型直流斩波电路以及单相交流调压电路的实验方法，并对实验结果进行分析。
依据单相桥式晶闸管全控整流电路的原理图，建立仿真模型。
根据参数的实际意义，完成各模块的参数设置。
针对纯电阻负载及阻感负载，以及不同控制角的情况下，分别进行仿真研究。
将得到的仿真结果与理论计算结果进行比较分析，说明不同控制角和不同负载性质对该整流系统的影响。
整理资料，撰写课程设计说明书
课程设计答辩。
实验二单相桥式全控整流电路实验电力电子技术实验
实验二单相桥式全控整流电路实验一．实验目的1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
3．熟悉NMCL—05(E)组件或NMCL—36组件。
二．实验线路及原理参见图1-3。
三．实验内容1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏；2．NMCL—33组件；3．NMCL—05(E)组件或NMCL—36组件；4．MEL－03(A)组件；5．NMCL—35组件；6．双踪示波器（自备）；7．万用表（自备）。
五．注意事项1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱（或NMCL—36组件），故NMCL-33的内部脉冲需断，以免造成误触发。
2．电阻R D的调节需注意。
若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。
3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4．NMCL-05(E)（或NMCL—36）面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。
同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。
5．逆变变压器采用NMCL—35组式变压器，原边为220V，副边为110V。
6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。
六．实验方法图1-3 单相桥式全控整流电路1．将NMCL—05(E)（或NMCL—36）面板左上角的同步电压输入接NMCL—3 2的U、V输出端），“触发电路选择”拨向“锯齿波”。
2．断开NMCL-35和NMCL-33的连接线，合上主电路电源，此时锯齿波触发电路应处于工作状态。
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。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)电力电子课程设计
绪论电力电子学,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。
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。
由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。
故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好课程设计，因而我们进行了此次课程设计。
又因为整流电路应用非常广泛，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们将单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
第一章理论分析及元件介绍1.1方案比较及选择我们知道，单相整流器的电路形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。
因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案：方案1：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图 1.1此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
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 。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计反电势 电阻负载
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计反电势电阻负载
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计反电势是指通过控制晶闸管的导通角度来控制电路的输出电压。
在整流电路中，当晶闸管导通时，电流从负载流过，形成一定的电压降，反电势即为这个电压降。
对于单相全控桥式整流电路而言，电路中有4个晶闸管，每个晶闸管都控制一个半周期的电流。
在正半周中，1和3晶闸管导通，电流通过负载，形成一定的反电势；在负半周中，2和4晶闸管导通，电流流向负载反方向，同样也会形成反电势。
设计反电势的方法主要是通过控制晶闸管的导通角度来调节电路输出的电压。
一般可以通过控制晶闸管的触发角来实现。
调整晶闸管的导通角度可以改变负载电流的截止角，从而影响负载电压，进而实现控制整流电路的输出电压。
在具体的电路设计中，可以使用适当的电路驱动电路和触发控制电路来实现对晶闸管的控制，从而实现所需的反电势。
至于电阻负载，它是指在整流电路输出端加入一个电阻来承载整流电路输出的电流。
在设计时，需要选择适当的电阻值来满足负载的电流要求。
同时，也要考虑电阻的功率和电流容量，以保证电阻能够正常工作并不发生过载。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计
1 绪论1.1 电力电子技术的发展史电力电子技术相对于其他一些高新技术来说更为边缘化，它是一门联系电力和电子的学科，电力电子技术为电能的产生和利用搭起了桥梁，为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台，电力电子技术从根本上提高了电能的应用效率。
电力电子技术的问世是在上世纪五十年代末，当第一只晶闸管研制成功之后，电力电子技术就正式进入了电气传动技术的大家族。
电力电子技术在可控硅整流装置开发中发挥了重要作用，是电气传动领域中革命性的成果。
电力电子技术在上个世纪的七十年代时有了一个质的发展，晶闸管产品逐步完成了从低压小电流到高压大电流的过度，并在晶闸管的基础上开发了不能自关断的半控型器件，这就是第一代的电力电子器件，它是电力电子技术历史上的一座里程碑。
电力电子技术的研究水平不断进步，制造工艺水平也不断提高，电力电子器件也随之有了更大的发展，获得了又一次的飞跃。
电力电子技术的进步代表是自关断全控型第二代电力电子器件，代表产品是GTR和GTO。
电力电子技术在上个世纪的九十年代有了更进一步的发展，电力电子器件在大频率、低损耗、快响应方面有了更好表现，电力电子技术想着复台化、标准模块化、智能化、功率集成化方向发展，形成了电力电子的正式技术理论，形成了一个新的高科技领域。
1.2 晶闸管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。
1.2.1 晶闸管的结构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。
引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。
电力电子设计报告
.-2222234455667991010整流电路〔Rectifier〕是电力电子电路中浮现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供应用电设备。
整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀、店接电源，同步发机电励磁，通信系统电源等。
性质：电气工程及其自动化专业的必修实践性环节。
目的：1 、对 MATLAB 软件初步认识，学习 simulink的使用方法。
2 、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力。
3 、加深理解"电力电子技术"课程的根本理论。
4 、初步掌握电力电子电路的设计方法。
5 、培养独立思量、独立采集资料、独立设计的能力；6 、培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
单相全控桥式晶闸管整流电路设计〔纯电阻负载〕：1.电源电压：交流 1000V/50Hz；2.输出功率： 500KW；3.移相范围：0 °-180°。
：〔1〕熟悉设计任务书，分析设计要求，借阅参考资料；〔2〕掌握 MATLAB的根本操作和用法；〔2〕在 simulink仿真中上设计硬件原理图；〔3〕修改原理图；〔4〕计算元件参数；〔5〕调试和仿真；〔6〕依元件参数选取厂家元件；〔7〕撰写设计报告，绘图等。
本次设计中要明确整流中半波可控与全波可控区别，明确整流电路工作原理，定性分析电路工作情况。
之后是实际上对单相全控桥式整流晶闸管电路的研究和设计,其中包括主电路和触发电路；随后仿照参考电路发展Matlab仿真，选取适宜的仿真元件，发展初步仿真，并对仿真结果发展分析与总结；理解电路定量分析计算的方法，并计算出主电路的各部件的参数，然后依照参数在各厂家的产品中选出适宜的工作器件。
整流电路可从各种角度发展分类，主要的分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路构造可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相和多相电路；按变压器二次电流的方向是单相还是双向，又分为单拍电路和双拍电路。
单相桥式全控整流电路实验
单相桥式全控整流电路实验一、实验目的1.加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
2.研究单相桥式变流电路整流的全过程。
二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 PE01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2 PE-11三相可控整流电路该挂件包含“晶闸管”3 PE-12 晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。
4 PE-25实验元器件该挂件包含“二极管”5 PE-43变压器、可调电阻模块6 双踪示波器自备7 万用表自备三、实验线路及原理本实验线路如图所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在PE-12挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，锯齿波触发脉冲G1，K1加到VT1的控制极和阴极，锯齿波触发脉冲G4，K4加到VT6控制极和阴极。
锯齿波触发脉冲G2，K2加到VT4的控制极和阴极，锯齿波触发脉冲G3，K3加到VT3控制极和阴极。
，晶闸管主电路的“触发脉冲输入”端的扁平电缆不要接，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用电源控制屏三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗L d用电源控制屏面板上的700mH，直流电压、电流表均在电源控制屏面板上。
触发电路采用PE-12组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图2-7 单相桥式整流实验原理图四、实验内容1.单相桥式全控整流电路带电阻负载。
2.单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。
五、实验方法1.触发电路的调试将PE01电源控制屏的电源使输出线电压为220V，用两根导线将220V交流电压接到PE-12的“外接220V”端（电源控制屏的“A”用导线接到PE-12挂件的“外接220V”端的下端，电源控制屏的“B”用导线接到PE-12挂件的“外接220V”端的上端），按下“启动”按钮，打开PE-12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。
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。
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。
单相桥式整流电路课程设计报告
电力电子课程设计报告目录一、设计任务说明 (3)二、设计方案的比较 (4)三、单元电路的设计和主要元器件说明 (6)四、主电路的原理分析 (9)五、各主要元器件的选择： (12)六、驱动电路设计 (14)七、保护电路 (16)八、元器件清单 (21)九、设计总结 (22)十、参考文献 (23)一、设计任务说明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说明；3)完成主电路的原理分析，各主要元件的选择；4)驱动电路的设计，保护电路的设计；5)利用仿真软件分析电路的工作过程；2.设计要求：1)单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载， L=700mH，R=500Ω2)技术要求：A. 电网供电电压为单相220V；B. 电网电压波动为5%—— 10%；C.输出电压为0—— 100V;二、设计方案的比较单相桥式整流电路有两种方式，一种是单相桥式全控整流电路，一种是单相桥式半控整流电路。
主要方案有三种：方案一：采用单相桥式全控整流电路，电路图如下：对于这个电路，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路，不需要续流二极管，不会出现失控现象，整流效果好，波形稳定。
变压器二次绕组不含直流分量，不会出现变压器直流磁化的问题，变压器利用率高。
方案二：采用单相桥式半控整流电路，电路图如下：相较于单相桥式全控整流电路，对每个导电回路进行控制，只需一个晶闸管，而另一个用二极管代替，这样使电路连接简便，且降低了成本，降低了损耗。
但是若无续流二极管，当α 突然增大到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Ud 成为正弦半波，级半周期Ud 为正弦波，另外半周期Ud 为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即失控现象。
因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。
综上所述：单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。
单相晶闸管全控整流电路
电力电子课程设计课题：单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路系部：电气与信息工程系班级：电气姓名：学号：指导老师：设计时间：摘要伴随着科学技术的飞速进步，做为电力电子技术的重要组成部分，整流电路已经广泛应用于工业中，如机庆、轧钢、造纸、纺织、电镀等领域。
整流电路它可按照以下几种方法分类：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，又分为单拍电路和双拍电路。
根据课程设计要求，本设计采用单相桥式全控整流电路，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。
AbstractAlong with the rapid scientific and technological progress, as the power electronics technology an important component of the rectifier circuit has been widely used in industries, such as machine IP, rolling, paper, textile, electroplating and other fields. It can rectifier circuit according to the following classification of several ways : 1. By component devices can be divided into uncontrollable, semi-controlled, three-wide control; 2. by the circuit structure can be divided into bridge circuit and zero circuit; 3. by the exchange of input phase is divided into several single-phase circuit and multiphase circuit; 4. by the current transformer secondary side in the direction of the one-way or two-way, the film is divided into single-and double-circuit film circuit. According to the curriculum design, the design of single-phase rectifier bridge-control circuit all single-phase controlled rectifier circuit output current pulse of small, high power factor, Current transformer secondary to reverse two large semi-wave, DC magnetization is no problem, transformers high utilization rate advantages.目录摘要 (1)前言 (3)1、课程设计任务书1.1 设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3 设计要求 (4)1.4 设计任务 (4)1.5设计参数 (4)2、可控整流电路的分类及一般结构图2.1 可控整流电路的分类 (5)2.2 可控整流电路的一般结构图 (5)3、方案的论证与选择3.1 负载的选择 (6)3.2 整流电路的选择 (9)3.2.1 晶闸管介绍 (9)3.2.2整流电路的方案与选择 (11)3.3 控制电路的选择 (12)3.3.1 单结晶体管介绍 (12)3.3.2 控制电路的论述与选择 (14)3.4保护电路的设计 (15)3.4.1 过电流保护电路 (15)3.4.2 过电压保护电路 (16)4、主电路的设计4.1 总电路原理图 (17)4.2 原理图分析 (17)4.3 参数的计算 (18)5、心得体会 (19)6、参考文献 (19)前言我们这次的任务是电力电子技术课程设计，以培养学生的工作能力为目的，使学生逐步提高获取知识的能力，学会解决工程问题的思维方法和工作方法。
毕业设计论文：单相桥式全控整流电路
4）完成驱动电路的设计，保护电路的设计；
工作量要求：（1）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。
主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系
统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过分析、
4.1.1
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）。
由闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性很大，所以规定晶闸管元件的门极阻值在某高阻和低阻之间，才可能算是合格的产品。晶闸管器件出厂时，所标注的门极触发电流Igt、门极触发电压U是指该型号的所有合格器件都能被触发导通的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处以触发脉冲应一定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡。由于晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通需要一定的时间。只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的掣住电流以上时，晶闸管才能导通，所以触发信号应有足够的宽度才能保证被触发的晶闸管可靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，一般为0.5~1MS，相当于50HZ、18度电度角。为了可靠地、快速地触发大功率晶闸管，常常在 触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲。
提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计过程中，并给出这些问题的解法。
（2）在老师的指导下，独立完成所设计的系统电路，控制电路等详细设计
（包括计算和器件选型）。
（3）课程设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明，主电路元
器件的计算和选型，以及控制电路的设计
（4）课程设计用纸和格式统一
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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课程设计题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计学院专业班级姓名指导教师2014 年 5 月19 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：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（阻感负载）1、电源电压：交流100V、50Hz2、输出功率：500w3、移相范围0°~90°摘要本次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。
首先对几种典型的整流电路的介绍，从而对比出桥式全控整流的优点，然后对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。
主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。
之后就对整体电路进行Matlab仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。
关键词：单相全控桥、晶闸管、整流单相桥式全控整流电路电路简图如图：单相桥式全控整流电路此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。
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。
相同的负载下流过晶闸管的平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，在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。
系统流程框图根据方案选择与设计任务要求，画出系统电路的流程框图如图1-5所示。
整流电路主要由驱动电路、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带阻感性负载。
系统流程框图主电路的设计主电路原理图如图1-6所示主电路原理图 输入 过电流保护 整流主电路 过电压保护驱动触发电路输出主电路工作波形图电路工作波形如图1-7所示。
为便于讨论，假设电路已工作于稳态。
(1) 工作原理在电源电压2u 正半周期间，VT1、VT2承受正向电压，若在αω=t 时触发，VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T 二次侧形成回路，但由于大电感的存在，2u 过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、VT2承受反相电压而截止。
输出电压的波形出现了负值部分。
在电源电压2u 负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，在απω+=t 时触发，VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流至VT3、VT4中在πω2=t 时，电压2u 过零，VT3、VT4因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。
值得注意的是，只有当时2πα≤，负载电流d i 才连续，当时2πα>，负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是20π-。
整流电路参数计算1.在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为2221sin ()cos 0.9cos d U td t U πααωωααππ+===⎰由设计任务有输出功率500w ，100V U 2=，移相范围0º~90º，则输出电压平均值d U 的最大值可由得。
U 等于90V可见，当α在2/~0π范围内变化时，整流器可在0-90V 范围内取值。
2.整流输出电压有效值为100V3.整流输出电流平均值为：5A4.负载大小为：20 欧姆5.在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，整流变压器二次电流是正、负对称的方波，电流的平均值d I 和有效值I 相等，其波形系数为1。
流过每个晶闸管的电流平均值与有效值分别为：2.5A( 3.53556.晶闸管在导通时管压降T u =0,故其波形为与横轴重合的直线段；VT1和VT2加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、VT4已导通，把整个电压2u 加到VT1或VT22；VT1和VT2反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压2u 加到VT1或VT2上，2.触发电路简介电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。
采用良好的性能的驱动电路。
可以使电力电子器件工作在比较理想的开关状态，缩短开关时间，对装置的运行效率，可靠性和安全性都有很大的意义。
对于相控电路这样使用晶闸管的场合，在晶闸管阳极加上正向电压后，还必须在门极与阴极之间加上触发电压，晶闸管才能从截止转变为导通，习惯上称为触发控制。
提供这个触发电压的电路称为晶闸管的触发电路。
它决定每一个晶闸管的触发导通时刻，是晶闸管装置中不可缺少的一个重要组成部分。
晶闸管相控整流电路，通过控制触发角α的大小即控制触发脉冲起始位来控制输出电压的大小，为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证触发角α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。
2.2 触发电路设计要求晶闸管的型号很多，其应用电路种类也很多，不同的晶闸管型号，应用电路对触发信号都会有不同的要求。
但是，归纳起来，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。
不管是哪种触发电路，对它产生的触发脉冲都有如下要求：1、触发信号为直流、交流或脉冲电压，由于晶闸管导通后，门极触发信号即失去了控制作用，为了减小门极的损耗，一般不采用直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采用脉冲触发信号。
2、触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。
触发信号功率大小是晶闸管元件能否可靠触发的一个关键指标。
由于晶闸管元件门极参数的分散性很大，且随温度的变化也大，为使所有合格的元件均能可靠触发，可参考元件出厂的试验数据或产品目录来设计触发电路的输出电压、电流值，并有一定的裕量。
3、触发脉冲应有一定的宽度，脉搏冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发信号导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
普通晶闸管的导通时μ，故触发电路的宽度至少应有6sμ以上，对于电感性负载，由于电间约法为6s感会抑制电流的上升，触发脉冲的宽度应更大一些，通常为0.5ms至1ms，此外，某些具体电路对触发脉冲宽度会有一定的要求，如三相全控桥等电路的触发脉冲宽度要大于60°或采用双窄脉冲。
为了快速而可靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲的前沿叠加一个强触发i可达到最大脉冲，强触发脉冲的电流波形如图2-1所示。
强触发电流的幅值gmt约为几sμ。
触发电流的5倍。
前沿1强触发电流波形4、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲称相范围必须满足电路要求。
为保证控制的规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期都在相同控制角α触发导通，这就要求脉冲的频率必须与阳极电压同步。
同时，不同的电路或者相同的电路在不同的负载、不同的用途时，要求的α变化的范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿与阳极电压的相位变化范围不同，所用触发电路的脉冲移相范围必须满足实际的需要。
图2-3 TCA785锯齿波移相触发电路原理图锯齿波斜率由电位器RP1 调节，RP2 电位器调节晶闸管的触发角。
交流电源采用同步变压器提供，同步变压器与整流变压器为同一输入，根据TCA785能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别，从而可保证触发脉冲与晶闸管的阳极==≈。
电压保持同步。
同步变压器的变比选为K220/1544/314系统MATLAB仿真MATLAB软件介绍本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种，一是以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。
另外一种是面向控制系统电气原理结构图，使用Power System工具箱进行调速系统仿真的新方法。
本次系统仿真采用后一种方法。
系统建模与参数设置单相全控桥式整流电路模型主要由交流电源、同步触发脉冲、晶闸管全控桥、电感负载、测量等部分组成。
采用MATLAB面向电气原理结构图方法构成的单相全控桥式整流电路仿真模型如图所示。
单相全控桥式整流电路仿真模型相应参数设置1交流电压源参数U=100V，f=50Hz2负载参数R=20Ω，L=1H；3脉冲发生器触发信号1、2的振幅为1V，周期为0.02s（即频率为50Hz），当触发角为0°时，设置触发信号1的初相位为0s（即0°），触发信号2的初相位为0.01s（即180°）触发角为0°时，触发信号参数设置系统仿真结果及分析当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。
图6-2是单相全控桥式整流电路仿真模型在触发角分别为0°、45°、60°、90°时的输出曲线。
从仿真结果可以看出，它非常接近于理论分析的波形。
触发角为0°触发角为45°触发角为60°触发角为90°系统仿真结果及分析当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。
图6-2是单相全控桥式整流电路仿真模型在触发角分别为0°、45°、60°、90°时的输出曲线。
从仿真结果可以看出，它非常接近于理论分析的波形。
单相全控桥式整流电路理论波形1、在电源电压u正半周期，晶闸管TV1（和TV4）承受正向电压，在α时施2加触发信号CF1，使晶闸管TV1（和TV4）导通，则电源电压通过TV1和TV4加至负载上，晶闸管TV1两端的电压近视为0（忽略管压降）。
当电源电压过零变负时，由于电感的存在，TV1（和TV4）仍继续导通，负载电流Zi和电压Zu连续。
2相比较，分别在α=45°、α=60°施加触发信号CF1，晶闸管TV1（和TV4）导通后，负载电压Zu接近于变压器二次侧电压AC的波形。
负载电流Zi存在断续，可知已知电感（700mH）还不够大，与前面的理论分析假设的大电感有区别。
3当触发角α=90°，理论值平均电压Ud=0，图中Zu接近于0。
4、数据分析：（1）、α=0°，实际值Ud=90.069；理论值Ud=90；实测值和理论值非常接近，误差极小，产生的误差可能是计算问题；（2）、α=45°，实际值Ud=64.056；理论值Ud=64；实测值和理论值非常接近，误差极小；（3）、α=60°，实际值Ud=45.034；理论值Ud=45；实测值和理论值非常接近，误差极小；（2）、α=00°，实际值Ud=0.062；理论值Ud=0；实测值和理论值非常接近，误差极小。
设计体会不得不说，这次电力电子的课程设计使我受益匪浅。