单相桥式全控整流电路的设计剖析
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(阻感性负载)
目录摘要 11 前言 12 系统方案及主电路设计 22.1 方案选择 22.2 系统流程框图 42.3 主电路的设计 42.3.1 整流电路及波形图 42.3.2 工作原理 52.3.3 整流电路的参数计算 62.4 晶闸管元件的选择 72.5 性能指标分析 93 触发电路的设计 94 保护电路的设计 104.1 保护电路的论证与选择 114.2 过流保护 114.3 过压保护 13心得体会 16参考文献 17致谢 18单相全控桥式晶闸管整流电路的设计摘要：整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
整流电路就是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。
整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。
正是因为整流电路有着如此广泛的应用，因此整流电路的研究无论在是从经济角度，还是从科学研究角度上来讲都是很有价值的。
关键词：整流电路变压全控晶闸管1前言在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。
工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。
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。
单相桥式全控整流电路设计
单相桥式全控整流电路设计单相桥式全控整流电路是一种常用的电路，其具有可靠性高、效率高以及适用范围广等特点。
本文将对单相桥式全控整流电路进行详细的介绍和设计。
一、单相桥式全控整流电路的介绍单相桥式全控整流电路是一种采用可控硅器件实现直流电源的电路，常用于电子装置、自动控制和功率器件中。
其主要由四个可控硅管组成，将交流电源整流为直流电源。
在单相桥式全控整流电路中，可控硅管会根据触发脉冲的信号来控制其导通和截止，从而控制输出电压和电流的大小。
需要注意的是，触发脉冲的相位、脉宽和大小都会影响输出的电压和电流，因此需要根据具体应用场合来进行合理的设计。
二、单相桥式全控整流电路的设计1. 电源选型单相桥式全控整流电路需要有一个稳定的电源来提供交流电源，因此需要选择合适的电源。
一般来说，选择稳压电源、变压器、整流电路和滤波电路等电子元件构成的电源比较合适。
2. 器件选型在单相桥式全控整流电路中，需要选择适用的器件，如可控硅管、反向恢复二极管。
可以根据具体的应用场合来选择合适的器件。
3. 负载匹配在单相桥式全控整流电路中，需要考虑电路与负载的匹配问题，以确保输出电压和电流的稳定性。
通常可以采用变压器或电容等元件进行匹配。
4. 触发电路设计单相桥式全控整流电路中的可控硅管需要通过触发电路来控制其导通和截止，因此需要设计合适的触发电路。
触发电路的设计需要考虑触发脉冲的相位、脉宽和大小等因素，以确保输出电压和电流的精度和稳定性。
5. 整流电路设计在单相桥式全控整流电路中，需要设计合适的整流电路来将交流电源整流为直流电源。
整流电路的设计需要考虑输出电压和电流的大小和稳定性。
三、总结单相桥式全控整流电路是一种常用的电路，其利用可控硅管来实现直流电源的输出。
需要注意的是，设计单相桥式全控整流电路需要考虑多个因素，如电源选型、器件选型、负载匹配、触发电路设计和整流电路设计等。
只有在考虑全面的情况下，才能保证单相桥式全控整流电路的稳定性和精度。
实验二 单相桥式全控整流电路
实验二、单相桥式全控整流电路一、实验目的1、掌握单相桥式全控整流电路的基本组成和工作原理。
2、熟悉单相桥式全控整流电路的基本特性。
二、实验内容1、验证单相桥式全控整流电路的工作特性。
三、实验设备与仪器1、“电力电子变换技术挂箱Ⅱx（DSE03）”—DE08、DE09单元2、“触发电路挂箱Ⅰ（DST01）—DT02单元3、“电源及负载挂箱Ⅰ（DSP01）”或“电力电子变换技术挂箱Ⅱa（DSE03）”—DP01、DP02单元4、慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器四、实验电路的组成及实验操作1、实验电路的组成：实验电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管）、电源及负载组成。
主电路原理见图2-4。
单相全控电路的主电路是由四只晶闸管构成的全控桥，把不可控桥式整流电路中的四只不可控导通的二极管换成四只可控的晶闸管，就成为了全控整流电路。
在交流电源的每一个半波内有一对晶闸管来限定电图2-4单相桥式全控整流电路示意图流的通路，2、实验操作：打开系统总电源，系统工作模式设置为“电力电子”。
将主电源面板上的电压选择开关置于“3”位置，即主电源相电压输出设定为220V。
按附图4完成实验接线。
将DT02单元的控制电位器逆时针旋到头，经指导教师检查无误后，可上电开始实验。
依次闭合控制电路、挂箱上的电源开关、主电路；用示波器监测负载电阻两端的波形，顺时针缓慢调节DT02单元的控制电位器，观察并记录负载电压波形及变化情况，分析电路工作原理。
实验完毕，依次关闭系统主电路、挂箱上的电源开关、控制电路以及系统总电源。
五、实验报告1、通过实验，分析单相全控整流电路的工作特性及工作原理。
2、分析桥式全控整流较半波可控整流电路的优缺点。
3、拟定数据表格，分析实验数据。
4、观察并绘制有关实验波形。
（1）、带电阻负载时的整流电压波形（2）、带电阻串联大电感负载时的整流电压波形附图4 锯齿波移相触发的单相桥式全控整流电路。
单相全控整流电路详解
第一题说明全控型整流电路的工作原理，并设计出一个单相全控整流电路及其控制电路（开环）1.单相全控型PWM整流电路的结构单相电压型桥式PWM整流电路最初出现在交流机车传动系统中，为间接式变频电源提供直流中间环节，电路结构如图1-1所示。
每个桥臂由一个全控器件和反并联的整流二极管组成。
u s是正弦波电网电压，u d是整流器的直流侧输出电压，Ls为交流侧附加的电抗器，Ls包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的。
起平衡电压，支撑无功功率和储存能量的作用。
全桥电路直流侧电容只要一个就可以。
由图1-1所示，能量可以通过构成桥式整流的二极管VD1-VD4完成从滞留测到交流侧的传递，也可以经过全控型器件V1-V4从直流侧你变为交流，反馈给电网。
图1-1所以PWM整流器的能量变换是可逆的，而能量的传递趋势是整流还是逆变，主要视V1-V4的脉宽调制方式而定。
2.单相全控型PWM整流电路的工作原理用正弦信号波和三角波相比较的方法对图1-1中的V1-V4进行SPWM控制，就可以在桥的交流输入端AB产生一个SPWM波u AB。
u AB中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波。
当正弦信号波频率和电源频率相同时，i s也为与电源频率相同的正弦波。
由于Ls的滤波作用，谐波电压只使i s产生很小的脉动。
u s一定时，i s 幅值和相位仅由u AB中基波u ABf的幅值及其与u s的相位差决定。
改变u ABf的幅值和相位，可使i s和u s同相或反相，i s比u s超前90°，或使i s与u s相位差为所需角度。
u s> 0时，（V2、VD4、VD1、Ls）和（V3、VD1、VD4、Ls）分别组成两个升压斩波电路，以（V2、VD4、VD1、Ls）为例。
V2通时，u s通过V2、VD4向Ls储能。
V2关断时，Ls中的储能通过VD1、VD4向C充电。
单相桥式全控整流电路的仿真与分析
单相桥式全控整流电路的仿真与分析一、综述当我们谈论电力转换，不得不提的一种重要电路就是单相桥式全控整流电路。
这种电路在我们的日常生活中有着广泛的应用，特别是在那些需要稳定直流电源的设备中。
那么这个电路到底有什么魔力呢？今天我们就来一起探讨一下。
首先我们要明白什么是单相桥式全控整流电路，简单来说它是一种将交流电转换为直流电的电路。
它的工作原理就像是一座桥梁，把交流电引导到直流电的世界。
这座“桥梁”有着独特的结构，能够让电流在转换过程中更加顺畅，更加高效。
随着科技的发展，这种电路的应用越来越广泛。
无论是在家庭中的电子设备，还是在工业领域的大型机器，甚至是在电动汽车中，都能看到它的身影。
它的出现极大地改变了我们的生活方式，让我们的生活变得更加便捷。
但是单相桥式全控整流电路也不是万能的，它也有自己的短板和需要改进的地方。
比如它的工作效率、能耗、稳定性等等，都是我们需要关注的问题。
那么如何更好地理解和优化这种电路呢？这就需要我们通过仿真和分析来深入研究了。
1. 背景介绍：简述单相桥式全控整流电路的重要性及其在电力电子领域的应用在我们的日常生活和工业应用中，单相桥式全控整流电路起着至关重要的作用。
大家都知道，在我们使用的许多电子设备中，都需要稳定的直流电源来保证其正常运行。
而单相桥式全控整流电路就是在电力电子领域里，帮助我们实现这一目标的重要工具之一。
在工业生产和日常生活中，单相桥式全控整流电路的应用非常广泛。
无论是我们的手机、电脑，还是工厂的大型机械设备，背后都有它的身影。
可以说它已经成为我们现代电力系统中不可或缺的一部分，因此对单相桥式全控整流电路的仿真与分析就显得尤为重要，这不仅能帮助我们更好地理解它，还能帮助我们更好地应用它，使其为我们的生活和工业带来更大的便利。
2. 阐述研究目的和意义：探讨仿真分析单相桥式全控整流电路的重要性及其对电路性能优化的作用探讨仿真分析单相桥式全控整流电路的重要性及其对电路性能优化的作用。
单相桥式整流电路设计
1单相桥式整流电路设计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）。
1.1 元器件的选择1.1.1 晶闸管的介绍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)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。
晶闸管有螺栓型和平板型两种封装引出阳极 A 、阴极 K 和门极（或称栅极） G 三个联接端。
对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间内部结构 :四层三个结如图 1.1图 1.1 晶闸管的外形、内部结构、电气图形符号和模块外形a)晶闸管外形b)内部结构c)电气图形符号 d)模块外形2)晶闸管的工作原理图晶闸管由四层半导体（ P1、N1、 P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、 J2（ N1P2）、J3（P2N2），并分别从 P1、P2、N2引入 A、G、K 三个电极，如图 1.2(左)所示。
单相桥式全控整流电路仿真建模分析
单相桥式全控整流电路仿真建模剖析一、单相桥式全控整流电路( 电阻性负载 )1电路的构造与工作原理电路构造VT1VT3idT i2au1u2ud RbVT2VT4图 1单相桥式全控整流电路( 纯电阻负载 ) 的电路原理图工作原理在电源电压正半波，在 wt ＜α 时，晶闸管 VT1，VT4蒙受正向电压，晶闸管VT2， VT3蒙受反向电压，此时 4 个晶闸管都不导通，且假定 4 个晶闸管的漏电阻相等，则 ut1(4)=ut2(3)=1/2U2 ；在 wt=α时，晶闸管 VT1，VT4知足晶闸管导通的两条件，晶闸管VT1， VT4导通，负载上的电压等于变压器两头的电压U2；在wt=π时，因电源电压过零，经过晶闸管 VT1， VT4 的阳极电流小于保持晶闸管导通的条件降落为零，晶闸管关断；在电源负半波，在 wt ＜α +π时，触发晶闸管 VT2， VT3使其元件导通，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，且波形相位同样。
此时电源电压反向施加到晶闸管 VT1，VT4，使其蒙受反向电压而处于关断状态；在 wt=2π时，因电源电压过零，经过晶闸管 VT2，VT3的阳极电流小于保持晶闸管导通的条件降落为零，晶闸管关断。
2单相桥式全控整流电路建模在MATLAB新建一个 Model，同时模型成立以下列图所示：图2 单相桥式全控整流电路 ( 电阻性负载 ) 的 MATLAB仿真模型模型参数设置在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频次设置为 50Hz，电阻阻值设置为 1 欧姆，电感设置为 1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为20°， 60°， 90°，150°因为两个晶闸管在对应时辰不停地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差 180°。
晶闸管参数脉冲参数电源参数负载参数3仿真结果与剖析a．触发角α=30°，MATLAB仿真波形以下图 3 α =30°单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载) b．触发角α=60°，MATLAB仿真波形以下图 4 α =60°单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载)c．触发角α=90°，MATLAB仿真波形以下图 5 α =90°单相桥式全控整流电路仿真结果( 电阻性负载)4小结单相桥式全控整流电路（电阻性负载）一共采纳了四个晶闸管，VT1,VT2 两只晶闸管接成共阳极，VT3,VT4 两只晶闸管接成共阴极，当u2 在（0~α）晶闸管VT1和VT4蒙受正向电压，可是没有触发脉冲晶闸管没有导通。
单相桥式全控整流电路的设计剖析
目录1设计方案及原理 (1)1.1原理方框图 (1)1.2主电路的设计 (1)1.3主电路原理说明 (2)1.4整流电路参数的计算 (2)2元器件的选择 (3)2.1晶闸管的选取 (3)2.2变压器的选取 (4)3触发电路的设计 (4)3.1对触发电路的要求 (4)3.2 KJ004集成触发器 (4)4保护电路的设计 (5)4.1 过电压保护 (6)4.1.1过电压保护 (6)4.1.2过电流保护 (7)4.1.3电流上升率di/dt的抑制 (7)4.1.4电压上升率du/dt的抑制 (7)5仿真分析与调试 (8)5.1建立仿真模型 (8)5.2仿真结果分析 (9)心得体会 (11)参考文献 (12)附录........................................................ 错误!未定义书签。
单相桥式全控整流电路的设计1设计方案及原理1.1原理方框图系统原理方框图如1-1所示：图1-1 系统原理方框图1.2主电路的设计主电路原理图如下图1-2所示：触发电路驱动电路 整流主电路 负载保护电路图1-2 单相桥式全控整流电路原理图1.3主电路原理说明在电源电压u2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在触发角α处给VT1、VT4加触发脉冲，VT1、VT4导通，电流从电源a 端经VT1、负载、VT4流回电源b 端。
当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
在电源电压u2负半周期间，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3， VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经过VT3、R 、VT2流回电源a 端。
到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。
此后又是VT1和VT4导通，如此循环的工作下去。
该电路的移向范围是0―π。
另外，由于该整流电路带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都能开通晶闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值大于E 的时候去触发。
论文单相桥式全控整流电路的设计
论文单相桥式全控整流电路的设计一、引言单相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子电路，可以实现单相交流电转换为相应电压的直流电。
它广泛应用于电力电子、工业控制等领域。
本文将介绍单相桥式全控整流电路的设计原理、电路结构以及参数计算等内容。
二、设计原理单相桥式全控整流电路的设计原理是通过调节晶闸管的导通角度，控制电流的流向和大小。
具体而言，当晶闸管导通角度为0 ~ 90度时，电压为正向，电流从上半周期的A、B两点流入负载；当晶闸管导通角度为90 ~ 180度时，电压为反向，电流从负载的A、B两点流出。
为了实现完整的控制过程，通常需要将晶闸管控制芯片与计算机等控制设备相连接，以实现对晶闸管导通角度的精确调节。
三、电路结构单相桥式全控整流电路的电路结构如下图所示：+-------+| |AC | | DC---->| +------>------+| | |+-------+ |R1|+可见，该电路由四个二极管和四个晶闸管组成。
其中，一组晶闸管和一组二极管称为一路，整个电路共有两路。
在电路的左侧，接入交流电源，右侧接入负载，电阻R1则用于控制输出电压大小。
当晶闸管的导通角度增加，输出电压也会相应地增加，控制晶闸管导通角度的信号即为控制电路输入，可以通过控制芯片等设备精确地调整。
四、参数计算为了使单相桥式全控整流电路正常工作，需要对其参数进行一定的计算和设置。
以下是一些重要的参数计算方法。
1. 电源电压电源电压应根据实际情况确定。
通常情况下，交流电源电压是固定的，可以参照输入功率和负载设计。
2. 负载电阻负载电阻应考虑负载自身的电性质以及电路的输出特性等因素。
根据式子 U = IR，可得负载电阻为 R = U / I，其中 U 为电路的输出电压，I 为输出电流。
3. 二极管的额定电压二极管的额定电压一般为输入电压的1.4倍，例如输入电压为220V，则二极管额定电压为308V。
4. 晶闸管的额定电流晶闸管的额定电流应根据负载电流确定。
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。
单相全波桥式整流电路设计(1)
单相全波桥式整流电路设计1. 引言单相全波桥式整流电路是一种常见的电力电子电路，用于将交流电转换为直流电。
本文将介绍单相全波桥式整流电路的设计原理和实现步骤。
2. 设计原理单相全波桥式整流电路由四个二极管和一个负载组成。
其原理是利用二极管的正向导通特性，将交流电信号的负半周和正半周分别转换为直流电信号。
在正半周，二极管D1和D2导通，而D3和D4截止；在负半周，D3和D4导通，而D1和D2截止。
这样，通过四个二极管的交替导通和截止，就能实现对交流电信号的整流。
3. 电路图下图是单相全波桥式整流电路的电路图示意图。
+----- RL -----+| |V1 |+---|>---+ || | +------|<--+| | D1| |+-----|>------ RL| D4 | |V_in --| +------|<--+| D3 || || |<-----|>-----+GND -|---|| | D2+---|>---+| |GND GND4. 设计步骤步骤1：确定负载电阻首先要确定负载电阻的大小，根据应用的需求和负载电流的要求，选择合适的负载电阻。
步骤2：选择二极管根据负载电流和电压要求，选择合适的二极管。
需要考虑二极管的额定电流、反向电压和导通压降。
步骤3：计算滤波电容为了实现更稳定的直流输出，通常需要在桥式整流电路的输出端添加一个滤波电容。
滤波电容的大小可以根据负载电流和纹波电压的要求来计算。
步骤4：确定输入电压根据应用的需求，确定输入电压的大小。
需要根据输入电压来选择适当的二次侧变压器，以及设计适合的电源适配器。
步骤5：进行电路布局和连线根据设计要求，进行电路布局和连线。
需要注意电路的隔离和保护，尽量减小电路中的干扰和损耗。
5. 总结单相全波桥式整流电路是一种常见的电力电子电路，用于将交流电转换为直流电。
本文介绍了单相全波桥式整流电路的设计原理和实现步骤。
单相桥式全控整流电路的仿真设计实验报告
单相桥式全控整流电路的仿真设计实验报告大家好，今天给大家带来一个关于单相桥式全控整流电路的仿真设计实验报告。
这个电路虽然听起来复杂，但其实你一旦弄明白了其中的奥妙，也能理解它是怎么回事，跟小孩子玩拼图差不多，一步步拼凑，最后就能看出完整的画面。
今天咱们就一起走一遍这个过程，看看怎么把这些看似枯燥的电子元器件变成有趣的设计。
什么是单相桥式全控整流电路呢？嗯，说白了，就是用来把交流电转化为直流电的东西。
你想啊，咱们日常生活中的电器，大部分都需要直流电才能运行，比如电视、手机啥的。
但是，咱们家里的电压大多数是交流电（不管你信不信，99%的电力公司给你的是交流电），所以呢，咱们得用点儿办法，把交流电转化成直流电，才能驱动这些电器。
而这时候，单相桥式全控整流电路就登场了，正好能完成这个任务。
这个电路的名字可真长，听起来像是某个数学公式，不过仔细想想也没那么复杂。
它就是由四个二极管组成的桥式电路，再加上一些可控硅，组成的“全控”整流电路。
说白了，它的工作原理就是把交流电信号经过整流后变成直流电，再通过控制元件来调节输出电流的大小。
这种“全控”让电流能按照我们需要的方式流动，就像一个听话的电流小伙伴，指挥它去哪儿，怎么走，简直太棒了。
接下来说说仿真设计。
在实际的电路设计中，很多时候都需要先用仿真软件来模拟一下电路的工作效果。
这就像是先画草图，再去做最后的画作一样，能帮我们发现一些潜在的问题，避免在实际制作时“出师未捷身先死”。
仿真设计不但能让我们直观地看到电路的运行情况，还能让我们实时调试，看到不同的参数对电路效果的影响。
就好像你拿着遥控器试着调节电视音量，直接看到效果一样。
咱们的实验用的是Matlab/Simulink这个软件。
Simulink的界面就像是一个虚拟的电路板，里面有各种各样的模块和电路元件，你只要用鼠标点点点，连起来，就能完成一个完整的电路设计。
而且它特别好用，电路搭建完成后，直接点击仿真，就能看到电路的工作状态。
单相桥式全控整流电路的设计..
单相桥式全控整流电路的设计..————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1 设计课题任务及总体方案介绍1.1 设计课题任务课题：单相桥式全控整流电路设计（阻感性负载）任务：单相桥式全控整流电路的设计要求为：1电网供电电压为单相交流220V/50Hz；2变压器二次侧电压为100V；3输出电压连续可调，为0～100V；4移相范围：0º~90º；5输出功率：500W。
1.2 设计课题总体方案介绍1.2.1 方案的选择我们知道，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二种方案：方案一：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图1.1 单相桥式全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U成为正弦半波，即发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况，这使d半周期为正弦，另外半周期为零，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：单相全波可控整流电路：电路简图如下：图1.2 单相桥式全控整流电路此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用2个可控器件，单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，因此少了一个管压降，相应地，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。
不存在直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作用。
但是绕组及铁心对铜、铁等材料的消耗比单相全控桥多，在当今世界上有色金属有限的情况下，这是很不利的，所以我们也放弃了这个方案。
单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。
单相桥式全控整流电路设计
单相桥式全控整流电路设计首先，我们需要明确单相桥式全控整流电路的基本原理。
单相桥式全控整流电路主要由四个可控硅和一个储能电感组成。
可控硅是一种半导体器件，可以控制导通角度，从而实现对输出电流的调节。
储能电感则可以平滑输出电流，减小谐波噪声。
接下来，我们将介绍单相桥式全控整流电路的设计步骤：1.确定输出电压和电流要求：首先，需要确定所需的输出电压和电流。
这取决于具体的应用场景和负载要求。
2.计算储能电感参数：根据所需的输出电流和电压，可以计算出储能电感的参数。
储能电感需要能够平滑输出电流，并具有足够的电感值来减小谐波噪声。
3.选择可控硅参数：根据所需的输出电流和电压，选择合适的可控硅参数。
可控硅的主要参数包括最大耐压、最大电流和导通角度等。
4.设计触发电路：触发电路可以根据输入信号来控制可控硅的导通角度。
常见的触发电路有正弦升波触发电路和微处理器触发电路等。
在选择触发电路时，需要考虑其适用于具体的应用场景和控制要求。
5.选择滤波电路：为了进一步减小谐波噪声和提高输出电压质量，可以选择合适的滤波电路。
滤波电路可以根据具体需求，选择低通滤波器、电解电容器等。
6.完成电路连接：根据设计要求，将可控硅、储能电感、触发电路和滤波电路连接在一起。
确保连接正确、稳定可靠。
7.进行测试和调试：根据设计要求，对整个电路进行测试和调试。
通过实际测量，调整触发角度和控制信号，以实现所需的输出电流和电压。
最后，值得注意的是，在进行单相桥式全控整流电路设计时，需要遵循安全操作规范，并严格遵守相关的电气安全要求。
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
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 (3)2.1总的设计方案 (3)2.2 单相桥式全控整流电路主电路设计 (4)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。
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目录1设计方案及原理 (1)1.1原理方框图 (1)1.2主电路的设计 (1)1.3主电路原理说明 (2)1.4整流电路参数的计算 (2)2元器件的选择 (3)2.1晶闸管的选取 (3)2.2变压器的选取 (4)3触发电路的设计 (4)3.1对触发电路的要求 (4)3.2 KJ004集成触发器 (4)4保护电路的设计 (5)4.1 过电压保护 (6)4.1.1过电压保护 (6)4.1.2过电流保护 (7)4.1.3电流上升率di/dt的抑制 (7)4.1.4电压上升率du/dt的抑制 (7)5仿真分析与调试 (8)5.1建立仿真模型 (8)5.2仿真结果分析 (9)心得体会 (11)参考文献 (12)附录........................................................ 错误!未定义书签。
单相桥式全控整流电路的设计1设计方案及原理1.1原理方框图系统原理方框图如1-1所示：图1-1 系统原理方框图1.2主电路的设计主电路原理图如下图1-2所示：触发电路驱动电路 整流主电路 负载保护电路图1-2 单相桥式全控整流电路原理图1.3主电路原理说明在电源电压u2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在触发角α处给VT1、VT4加触发脉冲，VT1、VT4导通，电流从电源a 端经VT1、负载、VT4流回电源b 端。
当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
在电源电压u2负半周期间，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3， VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经过VT3、R 、VT2流回电源a 端。
到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。
此后又是VT1和VT4导通，如此循环的工作下去。
该电路的移向范围是0―π。
另外，由于该整流电路带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都能开通晶闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值大于E 的时候去触发。
提前触发的话，晶闸管会在E 的作用下承受反向电压，无法导通。
1.4整流电路参数的计算当| 2u |>E 时，晶闸管可以开通。
1）整流输出电压的平均值可按下式计算2d 2U cos 0.9U cos ααπ== （1-1）当α=0时，d U 取得最大值90V 即d U = 0.9 2U =90V 从而得出2U =100V ，α=180o 时，d U =0。
α角的移相范围为90o 。
2）整流输出电压的有效值为（2-2）3）整流电流的平均值和有效值分别为（2-3）d 2d U U I =0.9R Rcos E α-=UI R=（2-4）4)在一个周期内晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流导通，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即：210.45cos 2dvT d U E I I Rα-== （2-5）2元器件的选择2.1晶闸管的选取晶闸管的主要参数如下：①额定电压U Tn 通常取DRM U 和RRM U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，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。
晶闸管的额定电压 {}RRM DRM Tn U U U ,m in =U Tn =（2～3）U TM （2-7） U TM :工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 ②额定电流I T(A V)I T(A V) 又称为额定通态平均电流。
其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。
将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。
在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。
在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。
将变压器副边电压有效值U2定为200V ，则停止导电角δ=8.15° 此时可达到的最大输出电压为0.9U2*cos8.15°= 178V >90V ，满足要求。
2282.8V ==考虑到安全裕量，故晶闸管额定电压为：()2~3282.8565.6~848.4V Tn U V =⨯= 由式2-6知，流过晶闸管电流有效值最大为：晶闸管额定电流为：通过以上计算得知，可以取晶闸管额定电压为800V ，额定电流为30A 。
2.2变压器的选取变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与电流转换为另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。
单相桥式全控整流电路带反电动势负载，变压器二次电流有效值I2与输出电流有效值I 相等。
由式2-4可知，二次侧电流最大为50A ，故变压器容量至少为10000 V ·A 。
3触发电路的设计3.1对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。
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。
3.2 KJ004集成触发器KJ004 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。
KJ004 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。
KJ004 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、max VT I 28.28A===()()maxT AV I 1.5~227~36A1.57VT I ==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。
其管脚图如下图3-1所示：图3-1 KJ004管脚图各引脚说明如下表3-1所示：表3-1 KJ004引脚说明功能输出空锯齿波形成-Vee(1kΩ)地同步输入综合比较微分阻容封锁调制+Vcc引脚号1、15 2、6、10 3、4 5 7 8 9 11、12 13、14 16 该触发电路设计中，通过KJ004集成触发器控制晶闸管VT1 、VT2、VT3和VT4的导通与截止，使VT1和VT4同时导通，VT2和VT3同时导通，同时两路导通相差180度。
KJ004 器件恰好输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。
触发电路原理图参见附录。
4保护电路的设计相对于电机和继电器，接触器等控制器而言，电力电子器件承受过电流和过电压的能力较差，短时间的过电流和过电压就会把器件损坏。
但又不能完全根据装置运行时可能出现的暂时过电流和过电压的数值来确定器件参数，必须充分发挥器件应有的过载能力。
因此，保护就成为提高电力电子装置运行可靠性必不可少的重要环节。
4.1 过电压保护4.1.1过电压保护电源侧过电压电力电子设备一般都经变压器与交流电网连接，电源变压器的绕组与绕组、绕组与地中间都存在着分布电容，如图4-1所示：图4-1 分布电容该电路中变压器为降压型，即电源电压u高于变压器次级电压。
电源开关断开时，初、次级绕组均无电压，绕组间分布电容电压也为0，当电源合闸时，由于电容两端电压不能突变，电源电压通过电容加在变压器次级，使得变压器次级电压超出正常值，它所连接的电力电子设备将受到过电压的冲击。
在进行电源拉闸断电是也会造成过电压，在通电的状态将电源开关断开使激磁电流从一定得数值迅速下降到0，由于激磁电感的作用电流的剧烈变化将产生较大的感应电压，因为电压为Ldi/dt，在电感一定得情况下，电流的变换越大，产生的过电压也越大。
这个电压的大小与拉闸瞬间电流的参数值有关，在正弦电流的最大值时断开电源，产生的di/dt 最大，过电压也就越大。
可见，合闸时出现的过电压和拉闸时出现的过电压其产生的机理是完全不同的。
对于以上过电压，我们可以采用阻容保护，保护电路如下图4-2所示：图4-2 过电压保护同理晶闸管过电压保护，也可采用阻容式保护方法，给每个晶闸管并联一个RC串联回路。
4.1.2过电流保护电力电子电路中的电流瞬时值超过设计的最大允许值，即为过电流。
过电流有过载和短路两种情况。
在该电路的过电流保护中均采用熔断器，给每个晶闸管串连一个熔断器。
虽然这样所用熔断器较多，但由于流过晶闸管的电流有效值相对于负载电流有效值和电源二次侧电流有效值来说较小，等价条件下产生热量最少，同时熔断器价格很便宜，故这样设计过电流保护电路比较经济。
电路原理图如下图4-3所示：图4-3 过电流保护4.1.3电流上升率di/dt的抑制晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密很大，然后以0.1mm/μs的扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率di/dt过大，会导致PN结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。
其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。
4.1.4电压上升率du/dt的抑制加在晶闸管上的正向电压上升率du/dt也应有所限制,如果du/dt过大。
由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。
该电路中采用进线电抗器，在输入交流侧串联电感来抑制电压变化率。
5仿真分析与调试5.1建立仿真模型在电力电子设计过程中利用MATLAB来进行仿真建模分析有很大的好处，它不但非常方便而且能够在很大程度范围内减少因设计问题而造成的浪费。
这里的仿真主要是运用MATLAB软件中的simulink工具。
先从simulink的元件库中找到需要用的元件，然后搭建相应的主电路，设置好参数后即可进行仿真。
仿真电路图如下图所示.图5-1 单相桥式全控整流电路系统模型仿真电路中，用虚拟的示波器监控整流电路输出电压与输出电流的波形，触发信号波形。
由于是要触发晶闸管，故把触发面冲宽度设置为3%。
这里是首先指定电源为200V的工频交流电。
根据题目要求反电动势负载为40V，负载电阻1欧，负载电感20mH。
设定好元器件的参数之后,还需要设置仿真算法和仿真时间。
我设定了0.5S的仿真时间。
设置的仿真算法是ode45。
5.2仿真结果分析触发角为0时的波形：图5-2 触发角为0时的波形触发角为60时的波形如下图所示：图5-3 触发角为60时的波形如图所示，当触发角为0时，进闸管始终处于断开状态，同时ＶＤ也是阻断的。