单相桥式整流电路(DOC)
(完整版)单相桥式整流电路
复习：
你知道吗？我们现在用的电源是什么电源？
什么是交流电？
➢大小和方向都随时间作周期性变化的电流或电压——交流 电流或交流电压——统称为交流电。
➢最常用的是交流电：大小和方向都随时间按正弦规律变 化。——正弦交流电。
实际电子电路需要的是直流电流。
整流电路 所以就需要把交流电变换成直流电流——
。
第三节 整流电路
➢整流——将交流电流变换成单向脉动电流的过程 ➢整流电路——实现这种功能的电路
利用二极管的单向导电特性可实现单相整流和三相整流。 单相整流电路多用于小容量（200W以下）整流装置中，三相整流 电路在大容量整流装置中
二极管可以看成是理想开关：当二极管导通时相当于开关闭合，截
止时相当于开关断开。也就是说我们在分析电路时可以忽略二极管正 向导通电阻。
4、单相半波整流电路的二极管的选用
（1）最大整流电流： IFM IL
（2）最高反向工作电压：VRM 2V2
二、单相桥式全波 整流电路
单相桥式全波整流电路
整流的目的：变交流电为脉动的直流电
复习：单相半波整流电路
半波整流电路优点电路简单，使用元件 少，缺点是输出电压波动大，效率低。
二、单相桥式全波整流电路
一、单相半波整流电路 1．电路组成
2．工作原理
第三节 整流电路
变压器、 二极管和 用电器（负载电阻）
正半周时，设A为“+”， B为“-”V处于导通有 电流流过负载。如果忽 略二极管的正向压降， 此时负载上的电压vL=v2。
2．工作原理
第三节 整流电路
负半周时，A为负，B 为正，V处于截止。忽 略二极管的漏电流， 此期间无电流流过负 载RL，此期间负载上 的电压vL=0。
单相桥式全控整流电路
◆基本数量关系 ☞☞和晶整闸 流222UU管电2。2 承压受平的均最 值大为：正向电压和反向电压分别为
Ud
1
2U2 sintd(t) 2
2U 2
1 cos 2
0.9U 2
1 cos 2
(3-9)
α=0时，Ud= Ud0=0.9U2。α=180时，Ud=0。可见，α角的 移相范围为180。 ☞向负载输出的直流电流平均值为：
U2＝100 ＝141.4（V） 流过每个晶2闸管的电流的有效值为： IVT＝Id∕ ＝6.36（A） 故晶闸管的额定电压为： UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V） 晶闸管的额定电流为： IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A） 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
O
id
t
Id
O i2
Id
Id
t
O
t
图3-9 ud、id和i2的波形图
8/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为
Ud＝0.9 U2 cos＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)
Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A) I2＝Id＝9(A) ③晶2闸管承受的2最大反向电压为：
2/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
■带阻感负载的工作情况
◆电路分析
☞在u2正半周期
u
2
√触发角处给晶闸管VT1和VT4加触
O
t 发脉冲使其开通，ud=u2。
ud
√负载电感很大，id不能突变且波形近
O
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。
2.1.5 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)
ωt 2
ωt
α
Id
id
i2 u1 u2
iT2,3
ωt
Id
VT1
VT3
L
u T1
ωt
ud
R
VT2 VT4
u 2 (i2 )
ωt
u2 i2
Id
ωt
图2-10
2、工作原理 、
1）在u2正半波的（0~α）区间： ） 正半波的（ ）区间： 晶闸管VT 承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。 晶闸管 1、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～ 区间由于电感释放 假设电路已工作在稳定状态，则在 ～α区间由于电感释放 能量，晶闸管VT 维持导通。 能量，晶闸管 2、VT3维持导通。 2）在u2正半波的 ） 正半波的ωt=α时刻及以后： 时刻及以后： 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 的二次绕组→a流通 ， 此时 流通， 的二次绕组 流通 负载上有输出电压（ 和电流。 负载上有输出电压（ud=u2）和电流。电源电压反向加到晶 闸管VT 使其承受反压而处于关断状态。 闸管 2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3、 基本数量关系 、 1）输出电压平均值 d ）输出电压平均值U
1 Ud = π
∫
π +α
α
2U 2 sin ωtd (ωt )
2 2U 2 = cos α = 0.9U 2 cos α π
2）输出电流平均值Id ）输出电流平均值
Ud Id = R
3）晶闸管的电流平均值IdT 由于晶闸管轮流导电， 由于晶闸管轮流导电，所以流过每个晶闸管的平 均电流只有负载上平均电流的一半。 均电流只有负载上平均电流的一半。
单相桥式全控整流电路实验心得体会.doc
单相桥式全控整流电路实验心得体会.doc
本次实验是实验四之全控单相桥式整流电路的实验，目的是让我们了解桥式整流电路
的工作原理及其工作法则。
在实验前，我们先要对桥式整流电路有足够的了解，包括其电
路工作原理，再根据实验文件和学习理论来构建实验原理图，因为实验原理图中部件的位
置会影响实验结果。
该实验电路中，用到了振荡器和开关管SCR。
振荡器的输出信号用于控制SCR的反向
极性，由此可使SCR导通后，桥式整流电路就能够正常工作。
系统极性切换也由控制器实现，易于变化，提高了全控整流电路的可靠性。
整流电路产生了差动脉冲，用以调节电源
输出电压，有效降低了正弦输入电压波动，保证了功率放大器稳定运行，优化了桥式整流
电路。
经过对实验装置的组装后，我们采用示波器对全控单相桥式整流电路的波形进行观察，观察了直流量变化以及交流输入的波形变化。
经过实验发现，系统直流量随着控制信号的
变化而变化，同时随着输入交流电压大小，负载电流也会发生变化。
其次，实验结果表明，当系统正向导通和反向导通时，桥式整流电路能够有效地将交流信号转换成直流信号，交流电压的波形变化也有效地反映出全控整流电路的工作原理。
本次实验中，我学习到全控单相桥式整流电路的工作原理及其工作法则，了解了振荡
器的作用及其实现的正弦变频技术，以及SCR的电路结构；进一步学习了电力系统中的桥
式整流电路应用。
本次实验也提高了我的综合实践能力，让我不断总结经验，做到理论与
实践相结合，以不断提高自身的能力，从而为以后研究解决复杂问题奠定坚实的基础。
[精品文档]单相桥式整流电路图及工作原理
![[精品文档]单相桥式整流电路图及工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/7386af3d4a73f242336c1eb91a37f111f0850d41.png)
[精品文档]单相桥式整流电路图及工作原理 (含参数计算) 单相桥式整流电路图及工作原理 (含参数计算)时间:2011-04-15 21:09:07 来源: 作者:1.工作原理单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图10.1.2所示。
图10.1.2单相桥式整流电路(a)整流电路 (b)波形图在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
根据图10.1.2(a)的电路图可知:当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。
单相桥式整流电路的波形图见图10.1.2(b)。
2.参数计算根据图10.1.2(b)可知，输出电压是单相脉动电压。
通常用它的平均值与直流电压等效。
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。
此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
3.单相桥式整流电路的负载特性曲线单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线该曲线如图10.1.3所示。
曲线的斜率代表了整流电路的内阻。
图10.1.3 负载特性曲线---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------搀扶扶持教学工作总结 [搀扶扶持教学工作总结]本文章由ahref="hao123/a合作伙伴hao123网址导行群发转栽而成时间荏苒，欢快而充实的工作时间总是短暂的，转眼到了这一学期的尾声，搀扶扶持教学工作总结。
回顾这一学期，我和我的学生们不仅在一次次的交往与碰撞中建立起了*而浓厚的师生情，而且在互相信任的条件下较圆满地完成了本学期的教学任务。
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
单相桥式整流电路
实验 单相桥式整流电路一、实验目的1、提高对整流、滤波等概念的认识。
2、观察单相桥式整流电路中输入、输出波形。
3、加深对单相桥式整流电路中输入与输出电压关系的理解。
4、观察电容滤波的作用，加深对电容滤波电路的理解。
5、熟悉电容负载对整流输出电压的影响。
二、实验仪器三、实验电路及原理图-1 单相桥式整流电路图-2 单相桥式整流电容滤波电路R LR L1、根据图-1，根据二极管的单向导电特性，在正半周D1、D3导通，流过负载的电流为从上到下，即输出电压上正下负；在负半周，D2、D4导通，流过负载的电流也为从上到下，也即输出电压上正下负，输入的两个半周都保证流过负载的电流方向相同，也即将交流电变换为脉动的直流电。
由于四个二极管接成电桥形式，所以称桥式整流。
2、根据图-2，桥式整流电路输出的是脉动的直流电，在正负极间接上滤波电容C时，利用电容上能储存电荷的特性和电容充放电原理，使输出端的直流电压趋于平滑，以满足一般使用的要求。
四、实验内容与步骤1、桥式整流电路的输入、输出波形，测量输入、输出电压。
1）根据图-1电路在通用电路板上连接线路，检查无误后才可通电。
（注意：为了安全，连接时单相电源插头应先插好通用电路板，后插入实验台插座。
2）用示波器观察变压器次级电压U2和负载R L上电压U L的波形，并记录在表-1中。
RL＝2K）（注意：描绘波形时注意波形的位置）2、用万用表相应档位测量变压器次级电压U2和整流输出电压U L，将数据记录在表-2中3、观察电容滤波和负载变化对整流输出电压的影响1）按图-2所示电路在电路板上连接实验电路2）用示波器观察负载分别为2KΩ和150Ω、滤波电容分别为47uF和470uF时整流电路所输出的电压波形，记录在表-3中；同时用万用表测量各组合的输出电压，也记录在表-3中。
五、实验注意事项1、由于接触220V交流电，应注意用电安全，防止触电事故的发生。
2、注意二极管极性、防止反接。
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°。
单相桥式整流电路6页word文档
附：教学内容： 【导入部分】使用万用表测量IN4007、IN4148、IN4004二极管的极性，复习PN 结、二极管的单向导电性，投放投影作进一步的复习，引出“理想二极管”的特性（如图1所示：理想二极管伏安特性）——二极管导通时，所承受的正向电压趋近于0，承受反向电压时，流过二极管电流趋近于0。
使用双踪通用示波器，测量单向半波、单向全波二极管整流电路整流波形的变化，复习这种变化的“好处”（——提高变压器的利用率，减小输出信号的脉动程度）和缺陷（——变压器利用率低、二极管承受反压过大），导入本教学单元内容“单向二极管桥式整流”电路（——提高变压器的利用率，保证有较好的脉动直流输出，同时二极管承受的反向电压与电源电压的最大值保持一致）。
（如图2所示：二极管整流电路性能趋优转化过程）【新课部分】+ V o -图2 二极管整流电路性能趋优转化过?+V o -图1 理想二极管伏安特性在二极管整流电路示范装置的四个桥臂上分别安装红、绿、黄、白四个颜色的发光二极管（如图3所示：桥式二极管整流电路），正确地接入交流电源装置，观察发光二极管的发光情况，用万用表测试输入、输出电压的数值，调节电源装置的输出电压大小，重复测量每次调节后输入、输出电压数值并记录于下表中，表：输出电压与输入电压的关系记录记录10组数据后，调节电源装置的频率，观察发光管的闪烁情况，总结管子交替变化与频率的关系，并将观察的现象记录于表中，以便分析。
将双踪通用示波器接入输入信号、输出信号端，相邻、相对两桥臂，测得整流桥的信号如图4所示：二极管桥式整流电路波形。
综合图3、图4的分析我们发现：◆该电路具有将双向的交变电压变换为单向的脉动电压的功能。
◆对波形的进一步观察发现，二极管上承载电压的情况， V1、3管、V2、4管分别承受不同周期的反向电压，但管子承受的最大反向电压与电源最大反向电压相同。
以上两点满足了我们提高变压+V o-R图3 桥式二极管整流电路器利用率并降低整流管最大反向电压的要求，实现了二极管整流输出的最佳性能。
单相桥式整流电路
（Single-phase Bridge Rectifier Circuit）
张小华
单相桥式整流电路的工作原理
u2正半周时
电流通路
+
T
+
u1
A D4
u2
D1
D3
RL uo
B
D2
-
-
单相桥式整流电路
单相桥式整流电路的工作原理
u2负半周时 电流通路
-
T
u11
A D4
u2
D1
D3
+
RL
⒈单相桥式整流电路的组成、工作原理； ⒉电路主要参数的计算；
9
思考与练习
1.根据实际情况设计并制做一个单相桥 式整流电路。
2.电路中若有一个二极管反接、或虚焊、 或烧毁，有何现象？分析其原因。
3.查阅整流电路其它方面的应用，并相 互交流。
10
电路需完善的问题
Uo是脉动的直流输出，如何变为平滑 输出，趋近标准直流呢？
∴ U2=Uo/0.9=60/0.9≈66.7（V）
7
应用举例
⑵ 流过二极管的平均电流为:
ID IO 2 4A 2 2( A)
二极管承受的反向峰值电压为: U RM 2U2 1.41 66.7 94(V )
查手册可选型号为2CZ12A(3A/100V) 二极管四只。
8
小结
⑵二极管工作参数
平均电流(average current)
ID
1 2
IO ( A)
反向峰值电压(reverse peak voltage)
U RM 2U 2 (V )
单相桥式可控整流电路的设计文档
第一章整流器主电路的设计方案的选择单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。
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，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。
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。
单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。
根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。
整流电路我们知道，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：方案一：单相桥式半控整流电路电路简图如：图1.3a单相桥式半控整流电路对每个导电回路进行控制，相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替，有利于降低损耗！如果不加续流二极管，当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时，由于电感储能不经变压器二次绕组释放，只是消耗在负载电阻上，会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期为ud为零，其平均值保持稳定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即为失控。
所以必须加续流二极管，以免发生失控现象。
方案二：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。
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。
单相桥式整流电路(阻感负载)
单相桥式整流电路（阻感负载）一、电路模型在SIMULINK中建立如下所示的电路原理图：二、设置模型参数（1）交流电压源u2，电压的有效值为100V，频率为50HZ，初始相位为0。
电压的峰值为141.4V。
(2)晶闸管VT1~VT4直接使用了模型的默认参数。
（3）负载RLC，R的值为10,电感L的值为0.5H，电容C的值为inf。
（4）时间范围均设在0-0.04s.三、电路仿真（1）当控制角为0°时4个脉冲触发器中ug1和ug4的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为0S；ug2和ug3的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为0.01S。
仿真结果：输出电流、电压分别为8.84A，88.4V。
（2）当控制角为30°时4个脉冲触发器中ug1和ug4的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为30/360*0.02S；ug2和ug3的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为0.01+30/360*0.02S。
仿真结果：输出电流、电压分别为7.7631A，76.23V（3）当控制角为60°时4个脉冲触发器中ug1和ug4的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为60/360*0.02S；ug2和ug3的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为0.01+60/360*0.02S。
仿真结果：输出电流、电压分别为4.248A，43.6V。
（4）当控制角为90°时4个脉冲触发器中ug1和ug4的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为90/360*0.02S；ug2和ug3的参数相同为周期为0.02S,脉冲宽度为0.0005S,相位延迟为0.01+90/360*0.02S。
仿真结果: 输出电流、电压分别为0.2323A，1.965V。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
酒泉职业技术学院课程设计2012级电力系统继电保护与自动化专业题目：单相桥式整流电路学号：121782009学生姓名：王文勇班级：12电力班2013年6月28日目录一技术要求二设计任务三方案选择四原理说明五电路参数计算和元件选取六性能指标分析七保护电路工作原理八参考文献单相整流电路一设计任务书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，各主要元器件的选择（4）驱动电路的设计，保护电路的设计2 设计要求（1）负载为感性负载，L=700mH,R=500欧姆（2）电网供电电压为单相220V（3）电网波动电压为5%~10%（4）输出电压为0~100V`二方案选择单相相控整流电路分为单相半波、单相全波和单相桥式相控电路，它们所连接的负载性质就会有不同的特点，下面分析各种单相相控整流电路在阻性负载、感性负载时的工作情况。
单相半控整流电路的优点：线路简单、调整方便。
弱点是：输出电压脉冲大，负载电流脉冲大，且整流变压器二次绕组中存在直流分量，使铁芯磁化，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冲小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化的问题，变压器利用率高。
单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路的2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半，且功率因数提高一半。
三原理说明（一）单相半波整流电路工作原理1 单相半波整流电路阻性负载实验原理路图如下：2 单相半波整流电路工作原理变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。
利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。
这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率；整流电流的脉动成分太大，对滤波电路的要求高。
只适用于小电流整流电路。
电路工作过程是：在u2正半周（ωt=0~π）,二极管加正向偏压而导通,有电流iL 通过负载电阻RL。
因为将二极管看作理想器件,所有RL上的电压uL与U2的正半周电压基本相同。
全波整流可以用：一是变压器与半流整流电路相同，但用四个二极管组成桥式电路，将次级线圈的正、负半周都用起来；二是变压器的次级绕组圈数加倍，中间抽头，实际上由两个次级线圈构成。
中间抽头接负载一端，另两个端子各串联一个二极管后接负载的另一端。
它由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成,变压器的初级接交流电源,次级所感应的交流电压为其中U2m为次级电压的峰值,U2为有效值。
电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π）,二极管因加正向偏压而导通,有电流iL流过负载电阻RL。
由于把二极管看作理想器件,故RL上的电压uL与u2正半周电压基本相同。
（二） 1 单相半波整流电路感性负载实验电路图如下2 单相半波整流电路感性负载工作原理（1）当交流电压过零为负的时候，由于负载电感反电势大于电源负电压，加在可控硅的电压仍然是正向电压，所以可控硅维持原电流方向、大小不变的导通；（2）但加在负载两端确实是电源负电压，而不是正向电压，所以破坏了整流的性质和目的，使得负载的正向电压因之而减小；（3）随着交流电源负压增大，增大到大于反电势时，加在可控硅两端的电压为零、电流为零，可控硅截止，此时负载的电压因可控硅截止，电压由负压到零；（4）整流电路的目的就是，要给负载以直流电压，但是由于交流电过零时可控硅不能及时关断，使得负载两端出现负压，就减小了负载两端所需要的直流电压；（5）如果在感性负载的两端加上阻尼二极管（或者叫续流二极管），反电势被短接，这样在交流电过零为负时，可控硅就能及时关断截止，负载两端就不会出现负压；（6）单相半波可控整流电路，输出直流电压Uo=0.45U×（1+cosα）/2；（7）阻感性负载电路，要加续流二极管，否则输出直流电压会下降；二单相桥式整流电路阻性负载工作原理：(1) 单相桥式整流电路阻性负载实验原理路图如下：（2）单相半波整流电路工作原理在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
根据图10.1.2(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。
单相桥式整流电路的波形图见图10.1.2(b)。
（3）参数计算根据图10.1.2（b）可知，输出电压是单相脉动电压。
通常用它的平均值与直流电压等效。
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。
此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
（4）单相桥式整流电路感性负载工作原理在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
根据图10.1.2(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。
四电路参数计算和元件选取1、参数计算2、元件选取样图五性能指标分析整流电路的性能常用两个技术指标来衡量：一个是反映转换关系的，用整流输出电压的平均值来表示；另一个是反映输出直流电压平滑程度的，称为纹波系数。
（1）整流输出电压的平均值（即负载电阻上的直流电压V L）V L定义为整流输出电压v L在一个周期内的平均值，即设变压器副边线圈的输出电压为v，整流二极管是理想的。
则根据桥式整流电路的工作波形，在v i的正半周，v L = v2 ，且v L的重复周期为 ，所以上式也可用其它方法得到，如用傅里叶级数对图1中v L的波形进行分解后可得中恒定分为负载电压v L 的平均值。
（2）纹波系数由v L的傅里叶级数表达式可以看出，最低次谐波分量的幅值ω，角频率为电源频率的两倍，即2ω。
其他交流分量的角频率为4ω、6ω…等偶次谐波分量。
这些谐波分量总称为纹波，它叠加于直流分量之上。
常用纹波系数Kγ来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，式中V Lγ为谐波电压总的有效值，它表示为所得出桥式整流电路的纹波系数。
由于v L中存在一定的纹波，故需用滤波电路来滤除纹波电压。
六保护电路工作原理1 保护电路设计2 保护电路工作原理（1）过压保护电路：过电压保护了是免因工人误接高电压电源等原损坏机器而设置的，它预防开机浪涌结合在一起当因误接高压（把220V AC输入接到380V AC电源）或因其他原因高压加入时，高压电流顿时把压敏电阻R3击穿（压敏电阻耐压值是根据电路耐压要求而设定的），形成回路。
高压电流在RT和R3间流过，较大的电流急剧地把消磁电阻（温敏器件）的温度抬高，而使消磁电阻的阻值随之迅速上升（其阻一温特性见图 4.2），相当于把电路断开，阻值无穷大，而且，R1、D1、UA、R2和D2形成回路，当电压达到一定值（设定值）时，高压把压敏电阻R2和D2击穿形成电流，电流使UA发光，使得UB受光照Q1的栅极电位拉低，Q1截止，这样，J2就不能吸合，高压电流就只能通过耐高压的T、R3回路及R1、D1、UA、R2和D2组成的回路，而不会损坏后面的电路，从而保护了电路。
而此保护是可恢复的，降低了成本。
等消磁电阻温度降下，便又可正常工作。
避免了因过压而损坏的维修，提高了工作效率。
如果输入电压正常，电压经R的整流滤波，输入辅助电源，使辅助电源工作，输出24V稳压直流电，24V直流电使场管Q1导通，从而使J2运作，J2A合，短路T，电源电压直接输入整流管，电路正常工作。
（2）过流保护：过流保护是为了避免因元件损坏、干扰、异常而引起过大电流对逆变器产生损坏而设置的。
它通过电流互感器时刻对主回路中的电流进行采样，一但发现是流超过允许值，便通过控制电路中保护控制电路动作，停止主回路的工作过流保护电路原理图电路采用1：300的电流互感器对主回路进行采样（电流互感器是一种电流采样器件，相当于变压器，由I1/I2=n2/n1可知，当主回300A的电流时，保护电路能采样到A的电流信号，该信号对控制电路中的电容充电，并形成压降，一但这压降大于保护控制电路中给定的基准电压保护控制电路动作，进行封波，使整个电路停止工作。
（3）过热保护：过热保护电路的作用是避免机器因散热不良，环境温度过高或元器件工作异常而损坏电路。
通常，把热敏器件（热敏开关）置于散热装置上，一但散热装置温度过高，热敏器件便动作，从而使保护控制电路动作，进行电路保护DC 输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。
保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。
取样电压分为两路，一路经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。
另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚，如取样电压低于5脚基准电压，比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。
七参考文献[1]、王兆安、黄俊主编、电力电子技术、机械工业出版社[2]、曲永印主编、电力电子变流技术、冶金工业出版社[3]、曾方主编、电力电子技术、西安电子科技大学出版社[4]、苏玉刚、陈渝光主编、电力电子技术、重庆大学出版社[5]、杨威、张金栋主编、电力电子技术、重庆大学出版社[6]、林辉、王辉主编、电力电子技术、武汉理工大学出版社。