单相半控桥式晶闸管整流电路的设计
半控桥整流电路
原理图
仿真波形图
• U2 • i2 • UD • iD
• 实际运行中，该电路在接大电感负载的 情况下，若突然关断触发脉冲或将α迅速 移到180度，在没有接入续流二极管VD 时，可能出现一个晶闸管直通，两个整 流管交替导通的失控现象。
单相桥式半控整流（阻感性负 载，晶闸管在同一桥臂）
• 两个晶闸管串联电路 的优点是两个串联的 二极管除了起整流作 用外，还可以替代接 续流管，使电路不会 出现失控现象。
半控桥整流电路
单相桥式半控整流（阻感性负载， 不带续流二极管） 单相桥式半控整流（阻感性负载， 带续流二极管）
单相桥式半控整流（阻感性 负载，晶闸管在同一桥臂）
ห้องสมุดไป่ตู้
单相桥式半控整流（阻感性负 载，不带续流二极管）
• 特点：晶闸管在 触发时刻换流， 二极管在电源过 0时刻换流。
• 当电源电压u2的正半周，在控制角a=ωt时，触发晶闸 当电源电压u 的正半周，在控制角a=ωt a=ωt时 导通，则负载电源i 流通， 管VT1导通，则负载电源iD经VT1，VD2流通，达到 ωt=π时 开始由0变负，由于电感L的作用， ωt=π时，u2开始由0变负，由于电感L的作用，负载 电流维持不变， 继续导通，但此时的a 电流维持不变，使VT1继续导通，但此时的a点电位已 经开始低于b点电位，整流管VD 自然换到VD 经开始低于b点电位，整流管VD2自然换到VD1，并使 承受反压而截止。所以， 负半周开始， VD2承受反压而截止。所以，从u2负半周开始，VT1和 导通，与负载形成回路，， ，，负载电流不再经过变压 VD1导通，与负载形成回路，，负载电流不再经过变压 器副边绕组，而由VT 起自然续流作用， 器副边绕组，而由VT1和VD1起自然续流作用，输出电 压为这两个管子的正向压降，接近于0 压为这两个管子的正向压降，接近于0，使得在 π~π+α期间 期间， 波形不会出现负值。 π~π+α期间，uD波形不会出现负值。 • 在u2的负半周，晶闸管VT2承受正向电压，在 的负半周，晶闸管VT 承受正向电压， ωt=π+α时 被触发导通，并使VT ωt=π+α时，VT2被触发导通，并使VT1承受反向电压 而关断，于是VT 导通，电流i 从电源b端经VT 而关断，于是VT2和VD1导通，电流iD从电源b端经VT2、 负载、 会到a ωt=2π以后 以后， 由负变正， 负载、VD1会到a端。在ωt=2π以后，u2由负变正，整 流管VD 又自然换流到VD 续流， 等于0 流管VD1又自然换流到VD2，VT2和VD2续流，使uD等于0， 由于承受反压而截止……如此重复循环。 ……如此重复循环 而VD1由于承受反压而截止……如此重复循环。
单相桥式半控整流电路
图3 单相半控桥电感性负载不接续流二极管的情况分析
四、单相桥式半控接续流二极管整流电路
➢有 续 流 二极 管 VDR 时 ， 续 流过 程 由 VDR完成，晶闸管关断，避免了某一 个晶闸管持续导通从而导致失控的现 象。同时，续流期间导电回路中只有 一个管压降，有利于降低损耗。
图4单相桥式半控整流电路接续流二极管的电路及波形
单相桥式半控整流电路
一、单相桥式半控整流电路（不接续流二极管）
单相全控桥中，每个导电回路中有2个 晶闸管，为了对每个导电回路进 行控制， 只需1个晶闸管就可以了，另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。（该电 路未接续流二极管）
图1 单相桥式半控带感性负载电路
图2 单相桥式半控整流电路，阻感负载时 的电路及波形
二、单相桥式半控整流电路工作原理
在u2负半周触发角α时刻触发VT3，VT3 导通，则向VT1加反压使之关断，u2经 VT3和VD2向负载供电。u2过零变正时， VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，ud
又为零。 半控整流电路与全控整流电路在电阻负载 时的工作情况相同。
二、单相桥式半控整流电路工作原理
在u2正半周，触发角α处给晶闸管VT
加触发脉冲，u2经VT1和VD4向负载供电。
当u2过零变负时，因电感作用使电流
连续，VT1继续导通。但因α点电位低于b 点 电 位 ， 使 得 电 流 从 VD4 转 移 至 VD2， VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组， 而是由VT1和VD2续流。
五、接续流二极管整流电路数量关系
➢晶闸管和二极管电流有效值 ➢续流二极管电流有效值 ➢变压器二次侧电流有效值
I DR I d
单相桥式半控整流电路实验
实验二单相桥式半控整流电路实验一．实验目的1．研究单相桥式半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。
2．熟悉MCL—05组件锯齿波触发电路的工作。
3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
二．实验线路及原理见图4-6。
三．实验内容1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。
3．单相桥式半控整流电路供电给反电势负载（带续流二极管）。
4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。
四．实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MCL—05组件或MCL—05A组件5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6．MEL—02三相芯式变压器。
7．二踪示波器8．万用电表五．注意事项1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。
（2）在控制电压U ct =0时，接通主电源。
然后逐渐增大U ct ，使整流电路投入工作。
（3）断开整流电路时，应先把U ct 降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。
3．注意示波器的使用。
4．MCL —33（或MCL —53组件）的内部脉冲需断开。
5．接反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁六．实验方法1．将MCL —05（或MCL —05A ，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL —18的U 、V 输出端（如您选购的产品为MCL —Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U 、V 输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
晶闸管串联的单相半控桥电路
晶闸管串联的单相半控桥电路晶闸管是一种常见的半导体器件，具有控制电流的能力，被广泛应用于电力电子领域。
而单相半控桥电路是一种常见的电力电子调节电路，可以实现对电流的控制。
本文将介绍晶闸管串联的单相半控桥电路的工作原理、特点及其在实际应用中的重要性。
一、晶闸管串联的单相半控桥电路的工作原理晶闸管串联的单相半控桥电路由四个晶闸管和四个反并联的二极管组成。
其中，两个晶闸管连接在电源的正向，另外两个晶闸管连接在电源的负向。
在电源两端，通过一个电感和负载串联连接。
晶闸管的控制端通过一个触发器来控制。
当触发器的控制信号作用于晶闸管时，晶闸管将导通，电流从正向流入电路。
此时，与导通的晶闸管反并联的二极管将截止，不导电。
而与截止的晶闸管反并联的二极管将导通，起到反向切换的作用。
当晶闸管导通时，负载电流从正向流入，实现对电流的正向调节。
当触发器的控制信号停止作用时，晶闸管将截止，不导电。
此时，与截止的晶闸管反并联的二极管将导通，电流从负向流入电路。
而与导通的晶闸管反并联的二极管将截止，起到反向切换的作用。
当晶闸管截止时，负载电流从负向流入，实现对电流的反向调节。
二、晶闸管串联的单相半控桥电路的特点1. 电流可控性强：晶闸管具有控制电流的能力，可以通过调节触发器的控制信号来控制电流的大小，实现对负载电流的精确控制。
2. 效率高：晶闸管具有低导通压降和低开关损耗的特点，使得单相半控桥电路具有较高的电能转换效率。
3. 可靠性高：晶闸管具有较高的可靠性和耐压能力，可以在较大电流和较高温度下正常工作，适用于各种恶劣工作环境。
4. 体积小：晶闸管体积小巧，适合在空间有限的场合应用。
5. 调节范围广：晶闸管串联的单相半控桥电路可以实现对负载电流的正向和反向调节，适用于多种调节需求。
三、晶闸管串联的单相半控桥电路的应用晶闸管串联的单相半控桥电路被广泛应用于各种电力电子设备中，如变频器、直流调速器、电炉控制器等。
在变频器中，晶闸管串联的单相半控桥电路可以实现对交流电压的调节，将输入的固定频率、固定电压的交流电转变为可调频率、可调电压的交流电输出。
单相半控桥式整流电路
一、实验基本内容1.实验名称：单相半控桥整流电路实验2.已知条件：a)工作电路原理图图1 工作原理图b)理想工作波形c)产生失控现象的原因及理论结果对于单相桥式半控整流电路，在正常运行的情况下，如果突然把触发脉冲切断或者将触发延迟角α增大到180°，电路将产生“失控”现象。
失控原因：正在导通的晶闸管的关断必须依赖后续晶闸管的开通，如果后续晶闸管不能导通，则已经导通的晶闸管就无法关断。
失控结果：失控后，一个晶闸管持续导通，两个二极管轮流导通，整流输出电压波形为正弦半波，即半周期为正弦波，另外半周期为零，输出电压平均值恒定。
d)各物理量基本数量关系（感性负载）Ⅰ.输出直流电压平均值U dU d=1π2παsinwtd(wt)=0.9U21+cosα2Ⅱ.负载电流平均值I d=U dR =0.45U2R1+cosα2Ⅲ.流过晶闸管的电流有效值I VTI VT=I VD=π−α2πI dⅣ.流过晶闸管的电流平均值I dVTI dVT=I dVD=π−α2πI dⅤ.变压器二次电流有效值I2I2=1πI d2d(ωt)π+αα=I d=2I VTⅥ.续流二极管电流有效值I VD RI VTR =απI dⅦ.续流二极管电流平均值I dVT RI dVTR =απI d3.实验目标：a)实现控制触发脉冲与晶闸管同步；b)观测单相半控桥在纯阻性负载时的移相控制特点，测量最大移相范围及输入-输出特性；c)观测单相半控桥在阻-感性负载时的输出状态，制造失控现象并讨论解决方案。
二、实验条件1.主要设备仪器a)电力电子及电气传动教学实验台i.型号MCL-Ⅲ型ii.生产厂商浙江大学求是公司b)Tektronix示波器i.型号TDS2012ii.主要参数带宽:100MHz最高采样频率：1GS/sc)数字万用表i.型号GDM-81452.小组人员分工u 2abVT1VT2VD2VD4Ru da)实验主要操作人辅助操作人电流表监控影像记录数据记录b)报告实验基本内容描述实验图片整理实验图片处理实验条件阐述实验过程叙述数据处理电路仿真讨论思考题讨论结果整理实验综合评估报告整合排版三、实验原理1.阻性负载如图所示为带阻性负载时单相桥式半控整流电路。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计
单相半控桥式晶闸管整流电路设计
首先，我们需要选取合适的晶闸管。
选择晶闸管时，需要考虑电流、
电压和功率的要求，以确保晶闸管能够正常工作并满足应用需求。
第二步是设计电流限制电路。
电流限制电路用于限制电流通过晶闸管
的大小，以防止晶闸管因过载而损坏。
一种常见的电流限制电路是采用电
流互感器，通过测量电流并输出反馈信号，以控制晶闸管的导通角度。
此外，还可以使用电流变压器或电阻器来实现电流限制。
接下来，我们需要设计控制电路。
控制电路用于控制晶闸管的导通角度，并确定晶闸管何时开启和关闭。
常用的控制电路包括脉冲宽度调制（PWM）控制和零点检测控制。
在PWM控制中，通过调制输入信号的脉冲
宽度来控制晶闸管的导通角度。
而零点检测控制则是通过检测电压波形的
零点来判断晶闸管的开启和关闭时机。
此外，为了确保整流电路的稳定性和安全性，还需要添加电容滤波电
路和过压保护电路。
电容滤波电路用于平滑输出电压，减少电压波动；而
过压保护电路则用于防止电压超出设定范围，保护电路和设备。
最后，根据设计的电路参数和需求进行计算和选取其他元器件，如电阻、电感、二极管等。
通过计算和仿真，验证电路的性能和稳定性，确保
整流电路能够正常工作。
总结起来，设计单相半控桥式晶闸管整流电路需要考虑晶闸管的选取、电流限制电路、控制电路、电容滤波电路和过压保护电路等因素。
通过综
合考虑这些因素，并进行计算和仿真，可以设计出一个性能稳定的单相半
控桥式晶闸管整流电路。
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)概述本文将介绍单相半控桥式晶闸管整流电路的设计，该电路适用于阻感负载。
晶闸管无法正常导通，需要外部触发信号时，使用RC触发电路。
设计的目的是通过阻感负载实现电能的稳定输出。
晶闸管选择在设计单相半控桥式晶闸管整流电路时，需要选购合适的晶闸管。
常用的有BTA08-600、BTA12-600B和BTA16-600BW。
在选购时，需要考虑晶闸管的额定电压和额定电流。
同时还需注意晶闸管的触发电流和停止电流。
桥式整流电路的设计桥式整流电路主要由4只晶闸管和4只二极管组成。
需要注意的是，二极管的极性应与晶闸管的导通方向相反。
桥式整流电路的原理是，晶闸管V1和V2分别控制输出电源的正半周期，而V3和V4则控制负半周期。
整个电路的输出电压可以通过改变晶闸管的导通角度来控制。
控制角度越大，输出电压就越高。
阻感负载的设计在实际应用中，常使用阻感负载来实现负载的稳定输出。
阻感的本质是将电流稳定地输出到负载上，有效地抑制了电路中的尖峰和电压陡峭上升。
具体设计时，需要考虑阻感的额定电流和电感值。
在设计的过程中，还需注意负载的功率和输出电压的稳定性。
RC触发电路的设计由于晶闸管无法正常导通，需要外部触发信号时，我们需要使用RC触发电路。
常见的RC触发电路有正弦波触发和方波触发两种。
在实际设计中，需要根据具体的应用场景来选择合适的触发电路。
总结本文介绍了单相半控桥式晶闸管整流电路的设计方法，包含了晶闸管和阻感负载的选择、桥式整流电路的设计、阻感负载的设计以及RC触发电路的设计等内容。
希望对读者在实际应用中提供参考。
单相桥式半控整流电路
单相桥式半控整流电路在单相桥式全控整流电路中，由于每次都要同时触发两只晶闸管，因此线路较为复杂。
为了简化电路，实际上可以采用一只晶闸管来控制导电回路，然后用一只整流二极管来代替另一只晶闸管。
所以把图1-64中的VT3和VT4换成二极管VD3和VD4，就形成了单相桥式半控整流电路，如图1-67所示。
(a)电路图 (b) 波形图 图1-67 单相桥式半控整流电路带电阻性负载电路及波形图(1）电阻性负载单相桥式半控整流电路带电阻性负载时的电路如图2－28所示。
工作情况同桥式全控整流电路相似，两只晶闸管仍是共阳极连接，即使同时触发两只管子，也只能是阳极电位高的晶闸管导通。
而两只二极管是共阳极连接，总是阴极电位低的二极管导通，因此，在电源u 2正半周VD4正偏，在u 2正半周VD3正偏。
所以，在电源正半周时，触发晶闸管VT1导通，二极管VD4正偏导通，电流由电源a 端经VT1和负载Rd 及VD4，回电源b 端，若忽略两管的正向导通压降，则负载上得到的直流输出电压就是电源电压u 2，即u d =u 2。
在电源负半周时，触发VT2导通，电流由电源b 端经VT2和负载Rd 及VD3，回电源a 端，输出仍是u d =u 2，只不过在负载上的方向没变。
在负载上得到的输出波形（如图1-67(b)所示）与全控桥带电阻性负载时是一样的。
2）基本物理量计算。
①输出电压平均值的计算公式2cos 19.02α+=UUdα的移相范围是0°～180°。
②负载电流平均值的计算公式2cos 19.02α+==dddd R UR UI③流过一只晶闸管和整流二极管的电流的平均值和有效值的计算公式d dD dT I I I 21==I I T 21=④晶闸管可能承受的最大电压为22U UTM=(2）电感性负载 1）工作原理。
(a)电路图 (b) 波形图 图1-68 单相桥式半控整流电路带电感性负载电路及波形图单相桥式半控整流电路带电感性负载时的电路如图1-68所示。
单相桥式半控整流
目录摘要 (2)1.设计任务和要求 (3)设计任务 (3)设计要求 (3)2.单相桥式半控整流电路的设计 (2)设计方案 (2)主电路的原理与设计 (4)驱动电路的原理与设计 (5)错误!未定义书签。
元器件的选取及相关参数计算 (8)错误!未定义书签。
错误!未定义书签。
错误!未定义书签。
电力电子器件的保护 (11)错误!未定义书签。
错误!未定义书签。
总电路原理图及工作原理 (12)建模与仿真 (12)心得体会 (13)参考文献 (13)摘要就是把交流电能转换成直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、驱动电路、整流主电路、保护电路等组成。
它在直流电机调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
20世纪70年代以后，主电路多用硅整流电路和晶闸管组成。
而变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可以减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。
整流电路的种类很多，主要有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。
本课程设计为单相桥式半控整流电路。
关键字：整流驱动过电压保护变压单相桥式半控整流电路1.设计任务和要求设计任务单相桥式半控整流电路的技术要求：设计一单相桥式半控整流电路，对RL负载供电，其中R=10Ω，L=20mH；要求直流输出电压在0～180伏连续可调。
设计要求1)方案设计2)完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择3)触发电路的设计4)绘制系统电路图5)利用matlab仿真软件建模并仿真，获取电压电流波形，对结果进行分析6)撰写设计说明书2.单相桥式半控整流电路的设计设计方案在单相桥式全控整流电路中，每一个导电回路中都有两个晶闸管，即利用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路。
实际上对每个导电回路进行控制，只需要一个晶闸管就够了，另一个可以用二极管代替。
从而简化整个电路，调节起来也比较方便，并且也节省了成本，这就是单相桥式半控整流电路。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)知识讲解
电力电子技术课程设计单相半控桥式晶闸管整流电路设计（反电势、电阻）班级：学号：姓名：一、设计目的1、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识，在课程设计实践中全面综合的加以运用，使这些知识得到巩固、提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来；2、初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能，培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力；二、设计任务1、通过查阅参考资料完成单相半控桥式晶闸管整流电路的设计任务；2、绘制电气控制原理图，包括主电路图及触发电路图(或驱动电路图)，正确选择或设计元器件，订列元器件目录清单；1.设计的主要参数及要求：设计条件：1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相范围30º~150º4、负载为反电势、电阻负载2.电路元件的选择（1）整流元件的选择由于单相桥式半控反电动势、电阻负载电路主要器件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管芯及散热器两大部分，分别如图所示a）螺栓型 b）平板型 c）电气符号图晶闸管管芯及电路符号表示晶闸管管芯的内部结构如图所示，是一个四层（P1—N1—P2—N2）三端（A、K、G）的功率半导体器件。
它是在N型的硅基片（N1）的两边扩散Ｐ型半导体杂质层（P1、P 2），形成了两个PN结J1、J2。
再在P2层内扩散Ｎ型半导体杂质层N2又形成另一个PN结J3。
然后在相应位置放置钼片作电极，引出阳极A，阴极K及门极G，形成了一个四层三端的大功率电子元件。
这个四层半导体器件由于三个PN结的存在，决定了它的可控导通特性。
晶闸管的工作原理通过理论分析和实验验证表明：1）只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通，两者不可缺一。
2）晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用，门极电压对管子随后的导通或关断均不起作用，故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压，只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可，脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。
单相半控桥式晶闸管整流电路
目录
目录 ............................................................................................................................... 1 1 设计目的 ....................................................................................................................1 2 设计任务 ....................................................................................................................1 3 主要技术参数 ............................................................................................................1
6 电路参数计算及元器件选择 ......................................6 6.1 电路参数计算 ............................................6 6.2 元器件选择 ..............................................7 6.2.1 晶闸管的选取 ......................................7 6.2.2 变压器的选取 ......................................7 6.2.3 快速熔断器选取 ....................................8 6.2.4 过电压电路的元件选取 ..............................8
单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)
单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)1. 背景在电力系统中，直流电源是非常重要的一种电源。
晶闸管在电力控制方面拥有广泛的应用，因为它能够提供高效的控制机制，包括在半导体设备上实现电流开关，以及实现定时控制等功能。
单相半控桥式晶闸管整流电路是一种非常常见的整流电路类型，也非常适合用于小功率应用。
本文将介绍如何设计一种单相半控桥式晶闸管整流电路，同时还会探讨反电势电路和电阻的设计问题。
2. 基本原理单相半控桥式晶闸管整流电路是一种将交流信号转换为直流信号的电路。
它通过将半桥整流电路和反电势电路组合在一起，完美地解决了整流电流方向的问题。
在这种电路中，半桥整流电路利用两个反相并联的晶闸管实现半波整流，而反电势电路则通过电感、电容的组合实现对负载电流的控制。
3. 电路设计3.1 半桥整流电路如图所示，首先需要设计半桥整流电路。
在这种电路中，使用两个反相并联的晶闸管V1和V2以及两个并联的负载电阻R1和R2实现单向导电性。
在负载电阻R1和R2上加上一个串联电感L1，可以有效地抑制负载电流的突变。
+---->Vout|Vin ---+--->V1------+| || R1 || |+-----+------+------>GND| || || L1| || |+------+------>Vout|R2||GND3.2 反电势电路接下来需要安装反电势电路。
反电势电路通过控制电感、电容并结合晶闸管V3的使能脚，实现对负载电流的控制。
+----+-------+| | |C1| | || L2 G|+----|---TT-+--->Vout| |V3-----D-+| |+-------+值得一提的是，在选择元器件时，需要注意反电势电路的电感和电容的选取，因为它们显著影响反电势电路的性能。
3.3 电阻最后需要考虑的是电阻。
这个简单的部分是整个电路设计的最后一步。
需要根据设计参数以及所需功率和工作电压等因素来确定电阻的取值，并按照电路图所示的方式将其安装在负载电路的两端。
单相桥式半控整流电路
【1】王兆安 刘进军.电力电子技术.机械工业出版社.2009,5
【2】隋涛 刘秀芝.计算机仿真技术—MATLAB在电气、自动化专业中的应用.机械工业出版社.2015.7
三．波形分析
利用matlab仿真，能够直观地观察整流电路波形的变化（注：从上至下，第一个为电源电压波形，第二个为晶闸管VT1两端电压波形，第三个为VT2两端电压波形，第四个为负载电流，第五个为负载两端电压波形，第六个为触发脉冲。）
1.单相桥式半控整流电路电阻性负载。仿真原理图如图3-1-1，波形图如图3-1-2（α=30）
图3-1-1
图3-1-2
2.单相如图3-2-2（α=30）
图3-2-1
图3-2-2
3.单相桥式半控整流电路反电势负载仿真原理图如图3-3-1，波形图如图3-3-2
图3-3-1
图3-3-2
四．电路参数
晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 U。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。在u一个周期内，整流电压波形脉动2次，脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。
整流电压平均值为
,α=0时，Ud=Ud=0.9U;α=180。时，Ud=0。所以，α=[0,π]。
向负载输出的直流电流平均值为
。
管子VT1、VD4和VD2、VT3轮流导电，流过管子的电流平均值只能输出直流电流平均值的一半，即
。
流过晶闸管的电流有效值为
2d( ))= 。
五．存在的问题及解决的办法
单相桥式半控整流电路，组成形式有多种。最常见的方式为2只可控硅，2只整流管，由可控硅控制交流输入端，直流输出不控制。还有一种简单控制电路，在普通桥式整流前加一只交流型固态继电器控制整流桥交流输入。相对于对交流输入和直流输出均能控制的全控制整流电路，只能控制交流输入端或直流输出端的整流电路，因此，单相桥式半控整流电路只能控制开启，不能控制关断。若想全程控制，应采用单相桥式半控整流电路的结构。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计
前言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，而单相半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半控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
摘要单向桥式半控整流电路实际上是由单相桥式全控电路简化而来的。
在单相桥式全控整流电路中，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。
但实际上为了对每个导电回路进行控制，只需要一个晶闸管就行了，另一个晶闸管可以用二级管代替，从而得到单向半控桥式整流电路。
除了用二极管代替晶闸管以外，该电路在实际应用中需加设续流二极管RVD，以避免可能发生的失控现象。
实际运行中，若无续流二极管，则当 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du成为正弦半波，即半周期du为正弦，另外半周期du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，称为失控。
有续流二极管RVD时，续流过程由RVD完成，在续流阶段晶闸管关断，这就避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。
单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载)
电气工程学院电力电子课程设计设计题目：单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载）学号：姓名：同组人：指导教师：设计时间：设计地点：电力电子课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日电力电子课程设计任务书学生姓名：指导教师：一、课程设计题目：单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载）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，独立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，设计电路图，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——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。
三、进度安排2．执行要求课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。
严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。
摘要本次课程设计的题目为：单相半控桥式晶闸管整流电路，其中负载为纯电阻负载。
电路设计的主要参数及要求：1、电源电压：交流100V/50Hz；2、输出功率：500W；3、移相范围：0º-180º。
对于单相半控桥式晶闸管整流电路（电阻负载），其电路设计的主要功能为：单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。
单相桥式半控整流电路在纯电阻负载电流连续时，当相控角α<180°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流，同时，调节触发电路，可改变触发角进行调压；在α>180°时，由于二极管的单相导电性，电路无法实现逆变，输出电压为零。
关键词：单相半控桥式晶闸管整流电路、纯电阻负载、相控角调节AbstractABSTRACT：Curriculum design topics: single-phase half-controlled bridge thyristor rectifier circuit, where the load is purely resistive load. The main parameters and requirements of the circuit design: 1, the power supply voltage: AC 100V/50Hz, output power: 500W; 2; 3, the phase shift range: 0 º ~180 º.For the single phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit (resistive load), the main function of the circuit design:Characteristics of single phase bridge half controlled rectifier circuit is triggered thyristor turn-on, and rectifier diode is higher than that of cathode voltage in the anode voltage natural conduction.Single phase bridge half controlled rectifier circuit load current is continuous in the pure resistance, while the mouldings α <180 °, can realize the phase control rectifier, AC power into DC power at the same time, adjusting trigger circuit, which can change the trigger angle regulator; when α >180 °, because the phase conductivity diode, the circuit can not be achieved inverter, output voltage to zero. KEYWORDS：S ingle phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit, pure resistive load, adjust phase mouldings目录第一章系统方案设计 (1)一、主电路方案设计 (1)1.1主电路方案论证 (1)1.2主电路结构及其工作原理 (2)1.3参数计算 (3)1.4主电路器件选用 (3)二、控制电路方案设计 (4)2.1 触发控制电路方案 (4)2.1.1 方案一 (4)2.1.2 方案二 (5)第二章仿真 (8)一、主电路仿真 (8)1.1 仿真设置 (8)1.2 仿真结果 (10)二、控制电路仿真 (11)2.1 方案一仿真 (11)2.2 方案二仿真 (13)2.2.1 各部分电路分析与仿真 (14)2.2.2输出控制信号仿真 (17)第三章电路调试 (19)一、实物制作 (19)二、实际控制信号测量 (20)2.1 电路各组成部分输出波形 (20)2.2 控制信号输出波形 (21)第四章结论 (24)第五章心得体会与建议 (25)参考文献 (26)附录1：元器件清单 (27)第一章系统方案设计一、主电路方案设计1.1 主电路方案论证方案一：单相半控桥式整流电路（含续流二极管）单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，而且不会导致失控显现，续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗，如图1-1。
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单相半控桥式晶闸管整流电路的设计Prepared on 22 November 2020课程设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（阻感负载）学院自动化专业自动化班级100...班姓名指导教师许湘莲2012年12月29日一课程设计的性质和目的性质：是电气信息专业的必修实践性环节。
目的：1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；2、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；3、初步掌握电力电子电路的设计方法。
二课程设计的内容:单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（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三课程设计基本要求1、两人一个题目，按学号组合；2、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；3、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；4、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，绘出触发信号（驱动信号）波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料；5、通过答辩。
摘要电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0到180伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管与电力二极管。
此外，还要用MATLAB对设计的电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进行分析。
关键词：半控整流晶闸管目录1 设计的基本要求设计的主要参数及要求：设计条件：1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相范围0o~180o设计的主要功能单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。
单相桥式整流电路在感性负载电流连续时，当相控角α<90°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流；在α>90°时，可实现将直流电返送至交流电网的有源逆变。
在有源逆变状态工作时，相控角不应过大，以确保不发生换相（换流）失败事故。
不含续流二极管的电路具有自续流能力，但一旦出现异常，会导致：一只晶闸管与两只二极管之间轮流导电，其输出电压失去控制，这种情况称之为“失控”。
失控时的的输出电压相当于单相半波不可控整流时的电压波形。
在失控情况下工作的晶闸管由于连续导通很容易因过载而损坏。
因为半导体本身具有续流作用，半控电路只能将交流电能转变为直流电能，而直流电能不能返回到交流电能中去，即能量只能单方向传递。
含续流二极管的电路具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，而且不会导致失控显现，续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。
2总体系统主电路结构及其工作原理单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。
其使用的电路图如下图所示。
图主体电路结构原理图在交流输入电压u2的正半周（a端为正）时，Th1和D1承受正向电压。
这时如对晶闸管Th1引入触发信号，则Th1和D1导通电流的通路为u2+→Th1→R→D1→u2-。
这时Th2和D1都因承受反向电压而截至。
同样，在电压u2的负半周时，Th2和D2承受正向电压。
这时，如对晶闸管Th2引入触发信号，则Th2和D2导通，电流的通路为：u2-→Th2→R→D2→u2+。
这时Th1和D1处于截至状态。
显然，与单相半波整流相比较，桥式整流电路的输出电压的平均值要大一倍。
参数计算输出电压的平均值：11cos1cossin()0.922dU td t Uπαααωωππ++===⎰（2-1）α=0时，U d=U d0=；α=1800时，U d=0。
可见，α角的移相范围为1800。
向负载输出的直流电流平均值为1cos0.92ddU UIR Rα+===（2-2）输出电压平均值： Ud=2cos1α+（2-3）输出电流平均值：dI= U d/R（2-4）流过晶闸管电流有效值： IVT=dI/2（2-5）波形系数： Kf= IVT/dI=2/2（2-6）交流侧相电流的有效值: I2=παπ-·Id（2-7）续流管电流有效值： IVD=πα·Id（2-8）I==（2-9）12I Imsin Imdtd tπωωππ==⎰（2-10）2Im/fKπ==（2-11）1.57T f dI K I=（2-12）2.51.57f dTK II A∴==（2-13）令0=∂0时，U 2=220V,P 出=50V ×10A=500W 。
U d =(1+∂cos )/2=198V I d =P 出/U d =，K f =I VT / I d =2/2=，晶闸管的额定电流为：I T = K f I d /=,取2倍电流安全储备，并考虑晶闸管元件额定电流系列取5A 。
晶闸管元件额定电压2U 2=2100=，取2～3倍电压安全储备，并考虑晶闸管额定电压系列取300V 。
令π=∂时，I VT =π∂I d =I d =时，此时流过续流二极管的电流最大为，取2倍电流安全储备，并考虑晶闸管元件额定电流系列取20A 。
续流二极管两端的最大电压为U d =220V, 取2～3倍电压安全储备，并考虑晶闸管额定电压系列去220V 。
所以选择续流二极管额定电压为220V,额定电流为20A 的晶闸管和二极管，电感取无穷大，L=150H ，R=20Ω。
3硬件电路系统总体原理框图单相半控桥式整流电路的设计，我们首先对电路原理进行分析，通过分析，结合具体的性能指标求出相应的参数，然后在Matlab 仿真软件中建立仿真模型，仿真模型采用交流输入电源，使用晶闸管和二极管作为整流器件，通过不断仿真、调试、不断修改参数，知道符合正确的参数要求。
其系统原理框图如下图图 系统原理框图其对应波形原理图如图所示图 波形原理图驱动电路驱动电路方案方案一：采用专用集成芯片产生驱动信号。
专用集成芯片对于整个系统来说非常好：集成度高，不易产生各种干扰；产生的驱动信号精确度高，更便于系统的精确度：简单、省事，易于实现。
但是，专用集成芯片的价格比较昂贵且不易购买；对于锻炼个人能力用专用芯片业很难达到效果。
方案二：采用LM339、ICL8083等构成的驱动电路虽然效果不是很好，但是它完全是硬件驱动，能更好的锻炼人的知识运用和能力的开发。
两个方案相比较而言我选择方案二。
驱动电路的设计晶闸管门极触发信号由触发电路提供，由于晶闸管电路种类很多，如整流、逆变、交流调压、变频等；所带负载的性质也不相同，如电阻性负载、电阻—电感性负载、反电势负载等。
尽管不同情况对触发电路的要求也不同，但是其基本的要求却是相同的，具体如下（a）触发信号应有足够的功率这些指标在产品样本中均已标明，由于晶闸管元件门极参数分散性大，且触发电压、电流手温度影响会发生变化。
例如元件温度为1000C时触发电流、电压值比在室温时低2—3倍；元件温度为-400C时触发电流、电压值比在室温时高2—3倍；为了使元件在各种工作条件下都能可靠的触发，可参考元件出厂的实验数据或产品目录，设计触发电路的输出电压、电流值，并留有一定的裕量。
一般可取两倍左右的触发电流裕量，而触发电压按触发电流的大小来决定，但是应注意不要超过晶闸管门极允许的峰值功率和平均功率极限值。
（b）触发脉冲信号应有一定的宽度普通晶闸管的导通时间一般为6us，故触发脉冲的宽度至少应有6us以上，对于电感性负载，由于电感会抑制电流的上升，触发脉冲的宽度应该更大些，通常为—1ms，否则在脉冲终止时主电路电流还未上升到晶闸管的擎住电流时，此时将使晶闸管无法导通而重新恢复关断状态。
单结晶体管原理单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。
在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。
其符号和等效电如下图所示。
图单结晶体管的符号和等效电路图结晶体管的特性从图（a）可以看出，两基极b1和b2之间的电阻称为基极电阻。
Rb b=rb1+rb2式中：Rb1——第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流i e而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与i e无关；发射结是PN结，与二极管等效。
若在两面三刀基极b2，b1间加上正电压Vb b，则A点电压为：V A=[rb1/（rb1+rb2）]vb b=（rb1/rb b）vb b=ηVb b。