单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
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。
单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路仿真1.纯电阻负载仿真模型：电路参数：触发角：0°输出电压波形：谐波分析触发角：30°输出电压波形：谐波分析触发角：60°输出电压波形：谐波分析2.阻感负载仿真模型：触发角：0°（1）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（2）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（3）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析触发角：60°（4）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（5）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形：谐波分析（6）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析3.带续流二极管的阻感负载仿真模型：触发角：0°：（7）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（8）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（9）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析触发角：60°：（10）L=1mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（11）L=100mH R=5Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析（12）L=100mH R=50Ω输出电压波形：输出电流波形:谐波分析分析：随着触发角的增大，晶闸管在一个周期内的导通时间变短，输出电压为正值的时间相应变短，因此输出电压平均值减小（三种模型都是这样）。
纯电阻负载模型中，当触发角为0°，输出电压波形为规则的正弦半波，所以高次谐波中几乎没有奇次谐波，只含有少量的偶次谐波，随着触发角增大的，波形畸变程度越大，高次谐波含量增加，因此波形畸变率增大，而因为晶闸管导通角变小，输出电流脉动程度相应减小。
阻感负载模型中，随电感增大，输出电压中高次谐波含量降低，波形畸变率从而减小，同时由于续流能力更强，输出电压为负值的时间增大，因此输出电压平均值减小，因其阻碍电流变化的能力变强，电流脉动程度减小；电阻越大，在续流过程中电流衰减越快，输出电压波形畸变程度越大，因此波形畸变率增大，输出电压平均值增大，而电阻越大，输出电流幅值越小，脉动程度相应减小在有续流二极管的阻感负载模型中，由于电感和电阻大小不再影响输出电压波形，故输出电压与电感和电阻大小无关。
单相双半波晶闸管整流电路设计(精)
1
⎰
π
2U 2sin ωtd(ωt=
π
22U 2=0.9 U2
2.变压器二次侧电压的计算
电源电压交流100/ 50Hz ,输出功率:500W ,移相范围:0° -180°。设R=1.25
Ω , α=0°
U d =25V
3.变压器一、二次侧电流的计算P=Id²R Id=20A
U1/Ud=100/25 N1/N2=4/1 I 1=Id /4=5 A 4.变压器容量的计算
晶闸管的额定电压
{} RRM DRM
NVT
U U
U min
=
U NVT ≥(2~3 22U 2 (3-1 U NVT :工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
(3移相范围:0°— 180°;
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。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,经过剖析、提炼,设计出所要求的电路(或装置。课程设计中要不断提出问题,并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。
单相双半波可控整流电路
单相双半波可控整流电路又称单相全波可控整流电路。此电路变压器是带中心抽头的,在u 2正半周T1工作,变压器二次绕组上半部分流过电流。u 2负半周, VT2工作,变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样,交流输入端电流波形一样,变压器也不存在直流磁化的问题。当接其他负载时,也有相同的结论。因此,单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。适用于输出低压的场合作电流脉冲大(电阻性负载时。在比较两者的电路结构的优缺点以后决定选用单相全波可控整流电路作为主电路。
单相半波可控整流电路
1
u
2
u
d
R
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 a 表示,也称触 发角或控制角。
u b)
2
0 u c) 0 u d) 0 u VT e) 0
d g
wt
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
导通角：晶闸管在一个电源周 期中处于通态的电角度，用θ表 示。
2-3
基本数量关系
41.77 Display
Voltage Measurement1 Mean Value
脉冲发生器设定：周期0.02s, 宽度10％，相位滞后 90/360*0.02s,幅值10
输出电压平均值 （直流电压）
2-17
单相半波可控整流阻感负载a=90度电流断续的仿真波形
输出电压
输出电流
2-18
3.1.2 单相桥式全控整流电路
a)
u1
u2
阻感负载的特点：电流不能 发生突变 电力电子电路的一种基本分 b) 析方法 通过器件的理想化，将电路 c) 简化为分段线性电路，分段进 行分析计算 对单相半波电路的分析可基 d) 于上述方法进行：当VT处于 断态时，相当于电路在VT处 e) 断开，id=0。当VT处于通态时， 相当于VT短路 f)
ห้องสมุดไป่ตู้wt
f) O uV T O
wt
I VDR rms
1 2p
p
2p a
p a g) I d (wt ) Id 2p
2 d
wt
2-13
单相半波可控整流电路的特点
a)
T u1
VT uV T u2
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
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。
单相全波可控整流电路
单相全波可控整流电路
单相全波可控整流电流也是一种实用的单相可控整流电路，又称单相双半波可控整流电路。
其带电阻负载时的电路如图1 a)所示。
单相全波可控整流电路中，变压器T带中心抽头，在u2正半周，VT1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。
u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。
图1 b)给出了u d和变压器一次侧的电流i1的波形。
由波形可知，单相全波可控整流电路的u d波形与单相全控桥的一样，交流输入
端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。
当接其他负载时，也有相同的结论。
因此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。
两者的区别在于：
1) 单相全波可控整流电路中变压器的二次绕组带中心抽头，结构较复杂。
绕组及铁心对铜、铁等材料的消耗比单相全控桥多，在当今世界上有色金属资源有限的情况下，这是不利的。
2）单相全波可控整流电路中只用2个晶闸管，比单相全控桥式可控整流电路少 2 个，相应地，晶闸管的门极驱动电路也少 2 个；但是在单相全波可控
整流电路中，晶闸管承受的最大电压为2 U2，是单相全控桥式整流电路的2倍。
3) 单相全波可控整流电路中，导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而也少了一次管压降。
从上述2)、3)考虑，单相全波电路适宜于在低输出电压的场合应用。
单相半波整流电路课件
输出电流为脉动直流电流，其平均值与输出电压平均值及负载电阻有关。在纯电阻 负载下，输出电流平均值Io=Uo/R，其中R为负载电阻。
整流二极管参数选择
01
最大反向工作电压URM
在选择整流二极管时，需要考虑其最大反向工作电压URM应大于输入
电压峰值Up，以确保二极管在反向电压作用下不会被击穿。
分析实验数据，得出实 验结论
单相半波整流电路应
06
用与拓展
应用领域介绍
01
02
03
电力系统
单相半波整流电路在电力 系统中用于将交流电转换 为直流电，以供各种设备 使用。
电子设备
许多电子设备需要直流电 源供电，单相半波整流电 路可将交流电源转换为所 需的直流电源。
通信系统
在通信系统中，单相半波 整流电路可用于信号检测 和处理，以及电源供应等 方面。
输出波形
单向脉动直流电，其数学表达式为 uo=1/π∫(0,π)Emsinωtd(ωt)=2Em/ π。
单相半波整流电路参
03
数计算
输入电压和电流计算
输入电压计算
单相半波整流电路的输入电压为交流电压，其有效值等于峰值除以√2。在正弦 波交流电源下，输入电压有效值Ui=Up/√2，其中Up为输入电压峰值。
优缺点分析
结构简单
单相半波整流电路结构相对简单 ，易于实现和维护。
成本低廉
由于电路结构简单，所需元器件 较少，因此成本相对较低。
优缺点分析
输出电压波动大
由于单相半波整流电路只 利用了交流电的正半周或 负半周，因此输出电压波 动较大，纹波系数较高。
整流效率低
与全波整流电路相比，单 相半波整流电路的整流效 率较低，能量损失较大。
单相桥式全控整流电路设计
课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：自动化题目：单相桥式全控整流电路设计（纯电阻负载、反电势电阻负载）指导教师：职称:2011年 1 月 10 日课程设计任务书10/11 学年第一学期学院：专业：学生姓名：学号课程设计题目：单相桥式全控整流电路设计（纯电阻负载、反电势电阻负载）起迄日期：1月10 日～1月14 日课程设计地点：电气工程系实验中心指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011年 1 月 9日单相桥式全控整流电路的设计一、1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图1.2 主电路的设计电阻负载主电路主电路原理图如下：Rid反电势负载主电路原理图如下：TidE1.3主电路原理说明1.3.1电阻负载主电路原理（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。
假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。
（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区间，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。
1.3.2反电势负载主电路原理（1）若是感性负载，当u2在正半周时，在ωt＝α处给晶闸管VT1加触发脉冲，VT1导通后，电流从u2正端→VT1→L→R→VD4→u2负端向负载供电。
u2过零变负时，因电感L的作用使电流连续，VT1继续导通。
但a点电位低于b点，使电流从VD4转移至VD2，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是经VT1和VD2续流，则u d=0。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)
1 绪论晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。
晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。
并且，其应用范围也迅速扩大。
电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。
晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。
对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。
晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。
这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。
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。
全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。
在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为表的复合型器件异军突起。
它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。
与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。
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。
在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。
本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。
能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。
它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。
单相双半波晶闸管整流电路的设计(阻感负载).
电气工程及其自动化专业《电力电子技术》课程设计任务书班级电气本科1301班学号1310240006姓名张将银川能源学院2015年12月21日目录设计任务书 (3)前言 (4)1.单相双半波晶闸管整流电路主电路的设计 (5)1.1 晶闸管的结构 (5)1.2晶闸管的工作原理 (5)1.3 晶闸管的基本特性 (6)2总电路的设计 (7)2.1 总电路的原理框图 (7)2.2 主电路原理图 (7)2.3 主电路电路参数的计算 (8)3.相控触发电路的设计 (10)3.1 相控触发电路工作原理 (10)3.2 相控触发芯片的选择 (10)4.保护电路的设计 (11)4.1过电流保护电路设计 (11)4.2 过电压保护电路设计 (11)5 电路元件的选择 (12)5.1整流元件的选择 (12)5.2保护元件的选择 (13)6.MATLAB软件的仿真 (14)6.1 MTLAB软件的介绍 (14)6.2 系统建模及电路仿真 (14)6.3 系统仿真结果的分析 (15)7.心得体会 (16)参考文献 (17)设计任务书一设计题目：单相双半波晶闸管整流电路的设计（阻感负载）二设计条件：1. 电源电压：交流100V/50Hz2. 输出功率： 500W3. 移相范围： 0°～90°三设计的主要任务：1. 根据课程设计题目，收集相关资料，并设计出主电路和控制电路；2. 用MATLAB软件对设计的电路进行仿真；3. 撰写课程设计报告，并画出主电路，控制电路的原理图，说明其工作原理，以及选择元件参数，绘制主电路和触发电路的波形，并给出仿真波形，对仿真结果进行分析，附参考资料。
前言电力电子技术通常被分为电力电子器件制造技术和交流技术两个分支。
交流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。
电力电子技术的应用十分广泛。
单相相控整流电路
31
单相桥式半控整流电路 ——阻感性负载 假设负载中电感很大， L R 且电路已工作于稳态。 注意： 若没有续流二极管的情况： 1输出电压不出现负值 2 容易失控
32
b)
2
O ud
t t
Id Id
O id i VTO i VD1
4
t
Id Id
i VTO i VD 2
3
输出在0.9 U2~0之间连续可调； 控制角移相范围0 ~ π。 ②输出电流平均值 U
U 2 1 cos Id 0.9 . R R 2
d
22
单相桥式全控整流电路
③晶闸管电流平均值
I dVT
Id U 2 1 cos 0.45 . 2 R 2
④变压器二次侧电流有效值I2 ， 输出电流的有效值I
1
2U 2sin td t
2U 2
cos 0.9U 2cos
输出在0.9U 2 ~ 0之间连续可调； 控制角移相范围0 ~π／2。 直流平均电流Id
Ud Id R
26
单相桥式全控整流电路
晶闸管电流平均值：
I dVT
Id U2 0.45 .cos 2 R
1 2
2U 2sinωt 2 U2 1 ( ) d(ωt ) sin2 R 2 R 2
单相半波可控整流电路 ——基本数量关系 ⑤变压器二次侧电流有效值I 2，输出电流的有效值I
I 2 I I VT U2 1 sin2 2R 2
1,4
t t t t t
O
2,3
O i2 u O
实验一 单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验
实验一单结晶体管触发电路及单相半波可控整流电路实验一、实验目的（1）熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。
（2）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。
（3）对单相半波可控整流电路在电阻负载工作情况作全面分析。
二、实验线路及原理将单结晶体管触发电路的输出端“G”“K”端接至晶闸管VT1的门阴极, 即可构成如图4-1所示的实验线路。
图4-1单结晶体管触发电路及单相半波整流电路三、实验内容（1）单结晶体管触发电路的调试。
（2）单结晶体管触发电路各点波形的观察。
（3）单相半波整流电路带电阻性负载时特性的测定。
四、实验设备及仪器（1）DJK01电源控制屏；（2）DJK03-1晶闸管触发电路；（3）D42三相可调电阻；（4）DJK02晶闸管主电路；（5）双踪记忆示波器；（6）数字式万用表。
五、预习要求(1) 阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容, 弄清单结晶体管触发电路的工作原理。
(2) 复习单相半波可控整流电路的有关内容, 掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载的工作波形。
(3)掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U d、I d的计算方法。
六、思考题单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中的RP1和C2的数值有什么关系?七、实验方法1.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察（1）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 200V （不能打到“交流调速”侧工作, 因为 DJK03 的正常工作电源电压为 220V ± 10% , 而“交流调速”侧输出的线电压为 240V 。
如果输入电压超出其标准工作范围, 挂件的使用寿命将减少, 甚至会导致挂件的损坏。
在“ DZSZ-1 型电机及自动控制实验装置”上使用时, 通过操作控制屏左侧的自藕调压器, 将输出的线电压调到 220V 左右, 然后才能将电源接入挂件）, 用两根导线将 200V 交流电压接到 DJK03 的“外接 220V ”端, 按下“启动”按钮, 打开 DJK03 电源开关, 这时挂件中所有的触发电路都开始工作, 用双踪示波器观察单结晶体管触发电路, 经半波整流后“ 1 ”点的波形, 经稳压管削波得到“ 2 ”点的波形, 调节移相电位器 RP1 , 观察“ 4 ”点锯齿波的周期变化及“ 5 ”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“ G 、 K ”触发电压波形, 其能否在 30°～ 170°范围内移相 ?(2) 单结晶体管触发电路各点波形的记录: 当α＝30°、60°、90°、120°时, 将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来, 并与图1-9 的各波形进行比较。
单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)_课程设计实验报告(可编辑)
单相双半波晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）_课程设计实验报告电气工程学院电力电子课程设计设计题目:单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)专业班级: 电气0906 学号: 09291183 姓名: TYP指导教师: 汤钰鹏设计时间: 2012.6.25 设计地点: 电气学院实验中心电力电子课程设计成绩评定表姓名唐云鹏学号09291183课程设计题目: 单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)课程设计答辩或提问记录:成绩评定依据:课程设计预习报告及方案设计情况(30%):课程设计考勤情况(15%):课程设计调试情况(30%):课程设计总结报告与答辩情况(25%):最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)指导教师签字: 年月日电力电子课程设计任务书学生姓名:唐云鹏专业班级电气0906指导教师:汤钰鹏一、课程设计题目: (一)单相双半波晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范围0o~180o(二)单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范围0o~180o(三)MOSFET降压斩波电路设计(纯电阻负载)设计条件:1、输入直流电压:Ud100V2、输出功率:300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~90%5、输出电压脉率:小于10%(四)MOSFET升压斩波电路设计(纯电阻负载)设计条件:1、输入直流电压:Ud50V2、输出功率:300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~50%5、输出电压脉率:小于10%(五)MOSFET单相半桥无源逆变电路设计(纯电阻负载)设计条件:1、输入直流电压:Ud100V2、输出功率:300W3、输出电压波形:1KHz方波(六)IGBT单相半桥无源逆变电路设计(纯电阻负载)设计条件:1、输入直流电压:Ud100V2、输出功率:300W3、输出电压波形:1KHz方波二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件,能独立而正确地进行方案论证和电路设计,要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整;2. 查阅有关参考资料和手册,并能正确选择有关元器件和参数,对设计方案进行仿真;3. 完成预习报告,报告中要有设计方案,还要有仿真结果;4. 进实验室进行电路调试,边调试边修正方案;5. 撰写课程设计报告??画出主电路、控制电路原理图,说明主电路的工作原理、选择元器件参数,说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形(比较实际波形与理论波形),绘出触发信号(驱动信号)波形,说明调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。
单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
1 单相双半波晶闸管整流电路供电方案的选择1.1 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。
并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。
但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。
1.2 单相双半波可控整流电路单相双半波可控整流电路又称单相全波可控整流电路。
此电路变压器是带中心抽头的，在u2正半周T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。
u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。
单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。
当接其他负载时，也有相同的结论。
因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。
适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时）。
在比较两者的电路结构的优缺点以后决定选用单相全波可控整流电路作为主电路。
具体供电方案电源电压：交流100V/ 50Hz1.3 变压器相关参数的计算电源电压交流100/ 50Hz ，输出功率：500W，移相范围：0 -180°。
设R=1.25Ω, α=0°P=Ud²/R U d =25V变压器一、二次侧电流P=Id²R Id=20AU1/Ud=100/25 N1/N2=4/1 I1=I d/4=5 A变压器容量S=U1i1=100×5=0.5kVA变压器型号的选择N1:N2=4：1 S=0.5kVA2 单相双半波晶闸管整流电路主电路设计2.1 主电路原理框图及原理图系统原理方框图如图所示：该电路主要由四部分构成，分别为电源，过电保护电路，整流电路和触发电路构成。
基于PSIM仿真对单相半波整流电路的分析
保收入取得权转移给了税务机关，在一定程度上，环保部门的收 认为环境保护只限于环境保护主管部门和税务机关，环境保护
入减少了，会降低环保部门协助税务机关征收环保税的积极性， 是每一个公民的责任与义务，因此，应该调动社会各界的积极
会导致效率降低的风险。环境保护主管部门与税务机关之间定 性，在税收法定的原则下，定期向社会公开企业的排污情况，使
是当企业纳税人的申报数据有不清楚或者虚假的时候，环保部 与审核。
门应该进一步核实污染排放量，进而确定应缴纳的税额。环保部
3.4调动社会积极性，共同推进环境保护税的征收
门与税务部门协同工作进行环保税征收是一项创新工作方式，
在环境保护税征收过程中，不能因为环境保护税法规定环
但也存在不足之处，环境保护的“费”改“税”，原来环保部门的环 保税的征收由环保护主管部门与税务机关协作进行，就狭隘的
模拟、数字电子学、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动控制理论等课程的综合学科，其核心是
通过研发各种电力电子器件以变换和控制电能，更加强调理论
与实践的紧密联系，广泛应用于工业、交通、电器等各大行业。
1 PSIM 仿真软件的介绍
PSIM是研究电力电子器件、电力电子建模等电气专业领域
中广泛应用的操作类软件之一。对于初学者，PSIM仿真软件具
河北
HEBEINONGJI
机电·教育·推广
农机
摘 要：单相半波整流电路是一种交流电侧输入相数为 1，通过半控型器件—— —晶闸管实现将交流电变为直流电的电 路结构，有带电阻负载和带阻感负载两种工作形式。本文基于软件 PSIM 仿真对单相半波整流电路的两种工作情况的电路 图和波形图进行分析对比，帮助学生对电力电子中整流电路进行理解与掌握，从而更好地加以运用。
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。
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。
电力电子技术第二章晶闸管相控电路
2.1.2单相桥式全控整流电路——纯电阻负载的波形
纯电阻负载输 出电压和输出 电流的波形
ud id
纯电阻负载晶 闸管电压的波 形
2022/3/3
17
2.1.2单相桥式全控整流电路——纯电阻负载的计算
纯电阻负载输出电压平均值
U d
1
2U sin td(t) 0.9U 1 cos
2
纯电阻负载输出电压有效值
2022/3/3
10
2.1.1单相半波整流电路——电感性负载
大电感负载（φ接近π/2）和纯电阻负载（φ=0）两种极 端的情况θ与α的关系曲线。
2022/3/3
11
2.1.1单相半波整流电路——续流二极管
VR为续流二极管，正半周
VT +
+ R
VT导通时VR承受反向电压
而阻断，仍有ud=u，负半
u
ud 周，由于电感产生的感应电
2022/3/3
6
2.1.1单相半波整流电路——电压波形及表达式
输出电压的波形
0
ud 2U sin t
0
0 t t t 2
晶闸管电压的波形
2022/3/3
2U sin t
uVT 0
2U sin t
0 t t t 2
7
2.1.1单相半波整流电路——数量关系
有效值IVT为
IVT
2 I d
续流二极管电流有效值IDR与控制角的关系为
I DR
2 I d
2022/3/3
14
2.1.2 单相桥式全控整流电路
纯电阻负载的波形
B
主电路结构 A
单相半波整 流电路
C 纯电阻负载的计算
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《电力电子技术》课程设计任务书一、设计课题目单相双半波晶闸管整流电路设计（纯电阻负载）二、设计要求1、单相双半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100V/50Hz；(2) 输出功率：500W；(3) 移相范围：0°—180°；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。
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，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。
课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。
在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。
要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。
课题设计的主要内容是供电方案的选定，主电路的设计，电路元件的选择，保护电路的选择，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。
报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图。
前述电力电子学,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。
一、单相双半波晶闸管整流电路供电方案的选择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。
并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。
但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。
单相双半波可控整流电路单相双半波可控整流电路又称单相全波可控整流电路。
此电路变压器是带中心抽头的，在u2正半周T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。
u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。
单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。
当接其他负载时，也有相同的结论。
因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。
适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时）。
在比较两者的电路结构的优缺点以后决定选用单相全波可控整流电路作为主电路。
具体供电方案电源电压：交流100V/ 50Hz单相双半波晶闸管整流电路主电路设计1. 主电路原理图单相全波整流电路如图(a)所示，波形图如图(b)所示。
图(a) 单相全波整流电路图（b）单相全波整流电路及波形图根据图中(b)可知，单相全波整流电路的输出电压与桥式整流电路的输出电压相同。
(1) 输出平均电压为：(2)流过负载的平均电流为：(3)二极管所承受的最大反向电压为：(4)单相全波整流电路的脉动系数s与单相桥式整流电路相同：在单相全波整流电路的变压器中，只有交流电流流过;而在半波和桥式整流电路中，均有直流分量流过。
单相全波整流电路的总体性能优于单相半波和桥式整流电路，故广泛应用于直流电源中。
2. 变压器二次侧电压的计算电源电压交流100/ 50Hz ，输出功率：500W ，移相范围：0° -180°。
设R=1.25Ω ,α=0°U d =25V3．变压器一、二次侧电流的计算P=Id²R Id=20AU1/Ud=100/25 N1/N2=4/1 I1=I d/4=5 A4．变压器容量的计算S=U1i1=100×5=0.5kVA5．变压器型号的选择N1:N2=4：1 ; S=0.5kV A三、电路元件的选择整流元件的选择由于单相双半波整流带阻性负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
（1）整流元件中电压、电流最大值的计算1).晶闸管的主要参数如下：①额定电压U NVT（1） 断态重复峰值电压U DRM断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的峰值电压。
（2）反向重复峰值电压U RRM反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。
通常取U DRM 和U RRM 中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。
在选用管子时，额定电压要留有一定裕量，应为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。
晶闸管的额定电压 {}RRM DRM NVT U U U ,min =U NVT ≥（2～3）22U 2 （3-1） U NVT ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压U NVT =(2--3)22U 2=（141.4-212.1）V通过晶闸管的电流的平均值I vT(AV) ②额定电流I NVTI vt(AV)=I d /2=10A Im=πI Vt(AV)=31.4A （2）整流元件型号的选择晶闸管的选择原则：⒈所选晶闸管电流有效值I VT 大于元件在电路中可能流过的最大电流有效值。
2.选择时考虑（1.5～2）倍的安全裕量。
即VT NVT I I )2~5.1(≥/1.57=（19.1-25.5）A I NVT =20A 则晶闸管的额定电流为I NVT =20A. 在本次设计中选用2个KP20-2的晶闸管.四、保护元件的选择(1)变压器二次侧熔断器的选择采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。
在选择快熔时应考虑：1）电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。
2）电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。
快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。
3）快熔的tI2值应小于被保护器件的允许tI2值、4）为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。
因为晶闸管的额定电流为20A,快速熔断器的熔断电流大于1.5倍的晶闸管额定电流，所以快速熔断器的熔断电流为30A。
(2)晶闸管保护电路的选择1)过电流保护当电力电子变流装置内部某些器件被击穿或短路；驱动、触发电路或控制电路发生故障；外部出现负载过载；直流侧短路；可逆传动系统产生逆变失败；以及交流电源电压过高或过低；均能引起装置或其他元件的电流超过正常工作电流，即出现过电流。
因此，必须对电力电子装置进行适当的过电流保护。
2)过电压保护设备在运行过程中，会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭。
同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。
因此，必须对电力电子装置进行适当的过电压保护。
(3)保护电路原理图及工作原理图4.0 过流、过电压保护电路五、单相双半波整流电路的相控触发器电路（1）相控触发电路原理图及工作原理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。
④触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。
单结晶体管触发电路：由单结晶体管构成的触发电路具有简单、可靠、抗干扰能力强、温度补偿性能好，脉冲前沿徒等优点，在容量小的晶闸管装置中得到了广泛应用。
他由自激震荡、同步电源、移相、脉冲形成等部分组成，电路图如图5.0所示。
（2）相控触发芯片的选择相控触发电路芯片选择KJ004集成触发电路芯片构成的集成触发器KJ004可控硅移相电路可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。
器件输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。
电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。
（3）芯片引脚功能功 能 输出空锯齿波形成 -Vee(1kΩ) 空 地同步输入 综合比较 空微分阻容封锁调制输出+Vcc引线脚号1 2 345 6 7 8910 11 12 13 14 15 16六、 单相双半波整流电路设计 总设计结果（1） 晶闸管工作原理晶闸管由四层半导体（P 1、N 1、P 2、N 2）组成，形成三个结J 1（P 1N 1）、J 2（N 1P 2）、J 3（P 2N 2），并分别从P 1、P 2、N 2引入A 、G 、K 三个电极，如图6.0(左)所示。
由于具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图6.0（右）所示的两个晶闸管T 1（P 1-N 1-P 2）和（N 1-P 2-N 2）组成的等效电路。
图6.0 晶闸管的内部结构和等效电路一个PNPN 四层结构的两端器件，可以看成电流放大系数分别为1α和2α的211P N P 和221N P N 晶体管，其中2J 结为共用集电结。
当器件加正向电压时。