课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：周颖工作单位：自动化学院
题目: 单相全波可控整流器的设计（阻感负载）
设计要求：
1、与负载有关的参数。额定负载电压Ud=220V、额定负载电流Id=10A。
2、整流器的电源参数。电网频率为工频50Hz，电网额定电压U1=380V，电网电压波动±10%。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、触发电路的设计。要求对触发电路各器件的导通顺序进行说明；
2、整流器主电路设计。包括负载电阻R的选择，晶闸管的选择（电流参数的选取和电压参数的选取），负载电抗器的选择；
3、保护电路的设计。保护系统是整流器的重要组成部分，其功能是在线检测装置各点的电流、电压参数时，及时发现并切除故障的进一步扩大。保护电路设计要求保护过电流、过电压和负载短路保护，以及抑制电压电流上升率；
4、参数的计算和设定；
5、应用举例；
6、心得体会。
时间安排：
月日- 日查阅资料
月日- 日方案设计
月日- 日馔写电力电子课程设计报告
月日- 日提交报告，答辩
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
1、单相全波可控整流器的设计要求及基本分析................... 错误!未定义书签。
设计要求................................................ 错误!未定义书签。
基本原理分析............................................ 错误!未定义书签。
2、整流器主电路的设计及元件选择............................. 错误!未定义书签。
整流器主电路的设计..................................... 错误!未定义书签。
负载电阻R的选择........................................ 错误!未定义书签。
晶闸管的选择............................................ 错误!未定义书签。
负载电抗器的选择........................................ 错误!未定义书签。
3、触发电路的设计........................................... 错误!未定义书签。
4、参数的设定和计算......................................... 错误!未定义书签。
参数的设定............................................. 错误!未定义书签。
参数的计算............................................. 错误!未定义书签。
5、保护电路的设计........................................... 错误!未定义书签。
过电压的产生及过电压保护............................... 错误!未定义书签。
过电流保护............................................. 错误!未定义书签。
电流上升率、电压上升率的抑制保护....................... 错误!未定义书签。
电流上升率di/dt的抑制.............................. 错误!未定义书签。
电压上升率dv/dt的抑制............................. 错误!未定义书签。
6、电路仿真................................................. 错误!未定义书签。
7、应用举例................................................. 错误!未定义书签。
8、心得体会................................................. 错误!未定义书签。
9、参考文献................................................. 错误!未定义书签。
单相全波可控整流器设计(阻感负载) 1、单相全波可控整流器的设计要求及基本分析
设计要求
由课程任务书可知单相全波可控整流器的设计要求如下：
1、与负载有关的参数。额定负载电压Ud=220V、额定负载电流Id=10A；
2、整流器的电源参数。电网频率为工频50Hz，电网额定电压U1=380V，电网电压波动±10%。
基本原理分析
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。单相全波整流器系统结构图如图1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。输入的信号经变压器变压后通过过电保护电路，保证电路出现过载或短路故障时，不至于伤害到晶闸管和负载。在电路中还加了防雷击的保护电路。然后将经变压和保护后的信号输入整流电路中。整流电路中的晶闸管在触发信号的作用下动作，以发挥整流电路的整流作用。
在电路中,过电保护部分我们分别选择的快速熔断器做过流保护,而过压保护则采用RC电路。这部分的选择主要考虑到电路的简单性，所以才这样的保护电路部分。整流部分电路则是根据题目的要求，为单相全波可控整流电路。该电路的结构和工作原理是利用晶闸管的开关特性实现将交流变为直流的功能。触发电路采用了单结晶体管直接触发电路。单结晶体管直接触发电路的移相范围变化大，而且由于是直接触发电路它的结构比较简单。从一方面方便了我们对设计电路中变压器型号的选择。
图1 系统总体结构框图
2、整流器主电路的设计及元件选择
整流器主电路的设计
单相全波可控整流电路的电路图如下图所示：
图2 单相全波可控整流器电路图
上图中TR为电源变压器，它的作用是将交流电网电压Ul变成整流电路要求的输入交流电压U2，R、L是系统要求的整流器的负载电阻和电感。
在电源电压Vin正半周期间，晶闸管VT
1承受正向电压，晶闸管VT
2
承受反压，若在
ωt=α时触发，VT
1导通，电流经VT
1
、阻感负载和TR1二次侧中心抽头形成回路，但由于
大电感的存在，Vin过零变负时，电感上的感应电动势使TR
1 继续导通，直到VT
2
被触发时，
VT
1
承受反向电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。
在电源电压u
2负半周期间，晶闸管T
2
承受正向电压，在ωt=α+π时触发，T
2
导通，
T 1反向则截止，负载电流从T
1
中换流至T
2
中。在ωt=2π时，电压Vin过零，T
2
因电感L
中的感应电动势一直导通，直到下个周期T
1 导通时，T
3
、T
4
因加反向电压才截止。
当负载由电阻和电感组成时称为阻感性负载。例如各种电机的励磁绕组、整流输出端接有平波电抗器的负载等等。单相全波可控整流电路带阻感性负载的电路如图2所示。由于电感储能，而且储能不能突变因此电感中的电流不能突变，即电感具有阻碍电流变化的作用。当流过电感中的电流变化时，在电感两端将产生感应电动势引起电压降UL。
负载中电感量的大小不同，整流电路的工作情况及输出U
d 、I
d
的波形也不同。当负载
电感量L较小（即负载阻抗角φ），控制角α>φ时，负载上的电流断续；当电感L增大时，
负载上的电流断续的可能性就会减小；当电感L很大，且ωL
d 》R
d
时，这种负载称为大电
感负载。此时大电感阻止负载中电流的变化，负载电流连续，可看作一条水平直线。
值得注意的是，只有当α≤π/2时，负载电流才连续；当α>π/2时，负载电流断续，而且输出电压的平均值均接近于零，因此这种电路控制角的移相范围是0~π/2。
各电量的波形图如图3所示：
图3 单相全波可控整流电路波形图
图3中第一个小图CP1是第一个晶闸管的触发脉冲，第二图是经变压器转换后的输入电压Vin，第三个图是阻感负载的输出电压Vd，第四个图是流过晶闸管的的电流I2，第五个图是负载的输出电流Id，第六个图是晶闸管VT1所承受的电压UvT。
负载电阻R的选择
触发角α（00<α<900），由设计要求可知：额定负载输出电压Ud=220V，Id=10A。由于有足够大的电感的作用，整流器输出电流连续。由Ud=Id R可得：负载电阻R=Ud/Id=22
Ω。
晶闸管的选择
晶闸管的选择原则：
Ⅰ、所选晶闸管电流有效值I Tn 大于元件在电路中可能流过的最大电流有效值。
Ⅱ、选择时考虑（～2）倍的安全余量。即I Tn＝I T(AV) ＝（～2）I TM
负载电流连续时，整流电压平均值可按下式计算：
输出电流波形因电感很大，平波效果很好而呈一条水平线。两组晶闸管轮流导电，一个周期中各导电180，且与α无关，变压器二次绕组中电流i2的波形是对称的正、负方波。负载电流的平均值I d和有效值I相等，其波形系数为1。在这种情况下：当α=0°时，U d=；
当α=90°时，U d=0，其移相范围为90°。
cos可以得晶闸管承受的最大反压为22U2。又额定负载输出电压Ud=220V,由Ud=α
到:
U2=Ud/α
cos。
cos=α
考虑到安全裕量,因此所选晶闸管的的额定电压为:
Un=（2～3）*22U2
流过晶闸管的电流有效值为I VT=Id/2=10/2A=。因此所选晶闸管额定电流电流：
I N=（～2）*=～。
cos V ，则考虑到电网电压的10%的波动，Ud最大为220*(1+10%)=242V,则U2=α
U n=α
α时，U n最小取为～。
cos～α
cos。取0o
=
负载电抗器的选择
为了克服整流器输出的电流断续以及减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间，电路中串入了一个平波电抗器L 。为保证电流的连续，电感必须要足够的大。为保证电流连续所需的电感量L 可由下式求出： L=22U2/I d w min π=103-I d min =81mH
3、触发电路的设计
为了保证晶闸管电路能正常、可靠的工作，触发电路必须满足以下要求：
触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。
根据任务要求，由于整流器采用的是晶闸管，因此采用晶体管直接触发电路。
此电路是同步信号为锯齿波的触发电路，输出可为一个宽脉冲，也可为双窄脉冲，以适用于有两个晶闸管同时导通的电路，例如三相全控桥。
本设计采用单窄脉冲，电路可分为三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，电路中还有强触发和双窄脉冲的形成环节。现重点介绍脉冲形成，脉冲移相，同步等环节。
移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控硅是依靠这样改变阻容移相线路来控制。所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角，故称为移相触发线路，有可能用于：
（1）消除尖峰脉冲干扰，减少误触发；
（2）调整触发时间，符合电路需要；
（3）其他应用。
本设计采用单结晶体管移相触发电路，如图2所示。
由同步变压器副边输出60V 的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V １、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及
等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压 时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。单结晶体管触发电路的各点波形如图所示：
图4 晶体管移相触发电路图及各点输出波形
4、参数的设定和计算
参数的设定
设定触发角α=45o ，L 足够大,分不考虑漏感LB 和考虑漏感两种情况分析。
参数的计算
（1）没有漏感时，由αcos 9.0U U 2d =，额定负载电压Ud=220V 可得：
变压器二次侧输入电压U2≈。
所以变压器的变比为:N1/N2=U1/U2=380/≈。
因为Id=10A ，则一次侧电流I1=Id/≈.
所以变压器的容量为S=U1·I1==。
有功功率P=Ud ·Id=220*10W=2200W 。
功率因数λ=P/S=2200/=%。
由中的分析可知，晶闸管的电流有效值为I VT =Id/2=10/2A=。
晶闸管的的额定电压为：Un=(2～3)*22U2=αcos ～αcos
所以V=～
晶闸管额定电流：I N =（～2）*=～。
（2）有漏感时，U U U d 2d cos 9.0?-=α,其中U d ?为换相压降。
对于单相全波电路：π/X U B d
I d =?，其中L B w X B =为变压器的漏感。
取定.30X B =Ω 则：αππαcos 9.0/cos 9.0/I U U d d 2X U U B d d +=?+=≈。
又因为： U X I 2B d 2/)cos(cos =+-γαα
即有：695.0)(cos =+γα，则换相重叠角73.90o =γ
5、保护电路的设计
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外，采用合适的过电压、过电流、du/dt 保护和di/dt 保护也是必要的。
过电压的产生及过电压保护
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：
1）操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
2）雷击过电压：由雷击引起的过电压。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：
1）换相过电压：由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。
2）关断过电压：全控型器件在较高的频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到—定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。
为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中，当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。与
电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图5所示：
图5 RC阻容过电压保护电路图
过电流保护
当电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。当器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起过流。由于电力电子器件的电流过载能力相对较差，必须对变换器进行适当的过流保护。
采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种的过流保护措施。过电流保护电路如下图所示：
图
图6 过电流保护电路图
其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同—个电流。因而被广泛使用。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。
电流上升率、电压上升率的抑制保护
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，局部电流密度很大，然后以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。如下图7所示：
图7 串联电感抑制回路
电压上升率dv/dt的抑制
加在晶闸管上的正向电压上升率dv/dt如果t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。为抑制dv/dt的作用，可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。如图8所示：
图8 并联阻容抑制回路
6、电路仿真
仿真电路图如图9所示：
仿真波形图如图10所示：
图10 仿真波形图
如上图所示，可知仿真出来的结果和理论上的波形基本形同，同时各所测电量的数值符合题目要求。
7、应用举例
单相全波可控整流电路存在着两个明显的缺点：其一，单相全波整流电路中的变压器带有中心抽头，结构复杂，而且变压器的利用率较低；其二，晶闸管所承受的的最大反压是单相全控桥式整流电路的两倍。因此应用不是很广泛，但是有利于在低输出电压的场合应用。
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，如下图11所示：
图11 直流稳压电源的组成图
在直流稳压电源的设计中也可以应用单相全波可控整流器，整流器把电网输入交流电变为直流电，再经滤波后，稳压器再把不稳定的直流变为所需的稳定直流，从而构成一个直流稳压电源。在直流稳压电源的设计中，整流器主要是用来把高压交流输入整流输出为脉动的低压直流输入。
8、心得体会
本次电力电子技术课程设计，让我们有机会将课堂上所学的理论知识运用到实际中。并通过对知识的综合利用，进行必要的分析，比较。从而进一步验证了所学的理论知识。同时，本次课程设计也为我们以后的学习打下了良好的基础。指导我们在以后的学习，多动脑的同时，要善于自己去发现并解决问题。这次的课程设计，还让我知道了最重要的是心态，在你拿到题目时会觉得困难，但是只要充满信心，就肯定会完成的。
通过本次电力电子技术课程设计，我不仅加深了对课本专业知识的理解，同时增强了自己的自学能力。因为平时上课时只知道被动地学习理论知识，而在此次课程设计中，让我们真正做到了自己动手查阅资料、完成设计。在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相全波可控电路的原理以及其触发电路的设计。在这个过程中也并不是一蹴而就的，
我也遇到了各种的困难。但是通过查阅资料，和同学讨论，我及时地发现了错误所在并纠正了，这也是本次电力电子课程设计的一大收获，使自己的实践动手能力有了进一步的提高，同时也增强了我对以后的学习的信心。
此外，本次课程设计不仅巩固了以前所学过的专业知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了知识的的横向和纵向拓展的重要性，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，以实践为标准，用时间来验证理论的正确性和科学性。同时提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中也发现了自己的许多不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。
9、参考文献
[1] 王兆安，刘进军主编.电力电子技术（第五版）.北京：机械工业出版社，
[2] 王云亮.电力电子技术.北京：电子工业出版社，2004
[3] 赵良炳.现代电力电子技术基础.北京：清华大学出版社，1999
[4] 张志勇，徐彦琴编著.MATLAB教程.北京：北京航天航空大学出版社，2001
[5] 周克宁.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2004
本科生课程设计成绩评定表
指导教师签字：
年月日
单相半波整流电路”教学设计 一、教学依据： 高等教育出版社教育部高职高专规划教材《电工电子技术》林平勇、高嵩主编，第十三章第一节 二、教材分析： 在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应 用于电工电子技术中。学好本节的内容将为后续课程内容单相全波整流电路、单相桥式整流电路、倍压整流电路打下良好的基础；同时也是教材前面半导体二极管知识的一个重要应用，所以本节内容在顺序安排上起到了承上启下的作用。本节主要介绍了单相半波整流电路的结构、工作原理以及负载电压和电流，在讲授时教师应吃透教材，深入浅出，利用实验现象、挂图形像直观地帮助学生掌握本节知识，并设计问题给学生以启迪。 三、学生分析： 电子电路理论普遍具有抽象性，而我们中职类学生基础较薄弱，所以中技生在学习基础理论的过程就较吃力，针对这一特点，本人直接通过实验的方法，利用直观现象来激发学生的学习兴趣，集中学生的听课注意力。在讲授本节内容时，本人在课堂上亲自演示用示波器测量单相半波整流电路的输入输出波形，学生可直观波形，对比波形来理解整流的作用和目的。另外结合整流电路应用于日常生活的电器（例如手机、MP3的充电器）来激发学生的学习整流电路的兴趣；在讲授整流原理时进行讲练结合，用任务驱动法展开教学。整个教学过程中应充分利用插图并通过教师的示范及学生亲自动手分析等，使学生逐步掌握分析电路的技能.要注意教给学生分析电路的方法，提高演示实验的可见度。在演示实验时最好边讲解，边操作.教师的演示将对学生起示范作用，因此要注意操作的规范性。 四、教学目标： 1知识与技能：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。 2、情感目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学生的兴趣，促进教育学的配合。 3、价值观：培养学生分析和检修整流电路故障的能力。 五、教学重点和难点： 单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。 六、教具准备： 1N4007小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、示波器和事先制作好的单相半波整流电路、挂图2张 七、教学方法： 实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法 八、教学过程： 1、课堂引入 （一）:师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程）
电力电子技术课程设计说明书 单相半波可控整流电路设计 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 学院：计算机与控制工程学院 专业：电气工程及其自动化 指导教师： 2016年月
中北大学 课程设计任务书 2015/2016 学年第一学期 学院：计算机与控制工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：学号： 学生姓名学号： 课程设计题目：单相半波可控整流电路设计 起迄日期: 2015年12月27日~ 2016年1月8日课程设计地点:德怀楼八层虚拟仿真实验室 指导教师: 学科部副主任： 下达任务书日期: 2015 年 12月 26日
课 程 设 计 任 务 书 1．设计目的： 1) 了解并掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力 2) 学习Visio 绘图软件和Matlab 仿真软件 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1) 设计的电路为单相半波可控整流电路，负载为电阻负载。 2) 已知参数：直流负载电阻5L R =Ω，单相交流电压100cos100U t π= (V)， 3) 绘制电路原理图。首先，分别分析并计算电阻两端平均电压25L U V =和30L U V =时，功率管相对应的触发角。其次，按照原理图，在仿真软件中建立仿真模型，验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压25L U V =和30L U V =时的电路工作的波形图。并对仿真结果进行必要的文字分析。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 1) 根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件类型，可供选择的变流器件为晶闸管、Mosfet 和IGBT ，设计电路原理图； 2) 画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。 3) 用Visio 绘图软件绘制电路原理图 4) 利用Matlab 仿真软件对电路图进行仿真分析。 课 程 设 计 任 务 书
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
二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 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10.02(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10.02(b)。
下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下： ②讨论C和RL的大小对输出电压的影响。
单相全波整流电路的设 计电力电子精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
单相全波整流电路的设计 摘要 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。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就构成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因素近似为1。这种整流电路称为高功率因素整流器，它具有广泛的应用前景。 电力电子器件是电力电子技术发展的基础。正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。 关键词：电力电子，整流电路 目录
1设计任务 设计目的 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。因此，要求同学能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面的巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌控整流电路分析的基本方法。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 设计内容 在充分理解单相全波整流电路工作原理的基础上，设计出单相全波整流电路带电阻负载、阻感负载时的电路原理图，使用PSIM软件对所设计的电路带不同负载的情况下晶闸管取三个不同的触发角（要求α＞90°，=90°和＜90°各取一个角度）进行仿真，分别获得Ud、Id、UVT、IVT、I2波形，并对所给出的角度计算上述数值。 设计要求 1）设计出合理的整流电路图。
单相半波整流电路仿真实验报告 一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法； 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作； 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法，会设置各个模块的参数。 二、实验模型和参数设置 1. 总模型图： 有效值子系统模型图： 平均值子系统模型图：
2.参数设置 晶闸管：Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9.电源：Up=100*, f=50Hz. 脉冲发生器：Amplitude=5, period=, Pulse Width=2 情况一：R=1Ω,L=10mH; a=0°or a=60°； 情况二：L=10mH; a=0°or a=60°； 三、波形记录和实验结果分析 （1）R=1Ω,L=10mH; a=0°时的波形图： （2）R=1Ω,L=10mH; a=60°时的波形图：
（3）L=10mH; a=0°时的波形图： （4）L=10mH; a=60°时的波形图：
在波形图中，从上到下依次代表电源电压、脉冲发生器电压、晶闸管的电流，、晶闸管两端电压、负载电流和负载两端电压。 分析对比这四张图可以知道，由于负载中有电感，因此晶闸管截止的时刻并不在电压源为负值的时刻，而是在流过晶闸管的电流为零的时刻；同时，在对比中可以发现在电感相同的情况下，电阻负载的存在会使关断时间提前。 1.计算负载电流、负载电压的平均值： 以R=1Ω,L=10mH时 o α = 负载电压的平均值为如下： o α 60 = 负载电压的平均值为如下：
电力电子技术—单相半波可 控整流电路 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
整流电路 1、单相半波可控整流电路 电阻负载： 注：电阻负载的特点是电压d u 与电流d i 成正比，两者波形相同。 g u ：触发脉冲；α：触发角；θ：导通角 1、直流输出电压平均值： ()()2 145.0122sin 221222ααπωωππαCOS U COS U t td U U d +=+==? 2、相控方式：通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式
阻感负载： 1、流过电感的电流变化时，在其两端产生感应电动势dt di L ，它的极性反过来阻止电流减小。L 的存在使d i 不能突变，d i 从0开始增加。 2、2u 由正变负的过零点处，d i 已经处于减小的过程中，但尚未降到零，因此VT 仍处于通态。 3、2t ω时刻，d i 降至零，VT 关断并立即承受反压。 4、由于电感的存在延迟了VT 的关断时刻，使d u 波形出现负的部分，与带电阻负载时相比其平均值d U 下降。 5、 ()22L R Z ω+=,R L ω?arctan =
6、若?为定值，ɑ角大，θ越小。若ɑ为定值，?越大，θ越大，且平均值 U d 越接近零。 阻感负载（带续流二极管）： i连续，且其波形接近一条水平线。 1、若L足够大， d 2、流过晶闸管的电流平均值IdT 和有效值IT 分别为： 续流二极管的电流平均值IdDR 和有效值IDR 分别为：
3、其移相范围为180°，其承受的最大正反向电压均为2u的峰值即 2U。续流 2 二极管承受的电压为-ud ，其最大反向电压为 2U，亦为u2 的峰值。 2
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。可以从各种角度进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流舒服相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次电流的方向是单相或双向，又分为单拍电路和双拍电路。 整流电路的发展与应用 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体管，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，以绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的符合型器件异军突起，成为了现代电力电子技术的主导器件。另外，采用全控型器件的电路的主要控制方式为PWM脉宽调制式，后来，又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC），随着全控型电力电子器件的发展，电力电子电路的工作频率也不断提高。同时，电力电子器件的开关损耗也随之增大，为了减小开关损耗，软开关技术便应运而生，零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）把电力电子技术和整流电路的发展推向了新的高潮。 说主要任务 本次设计的主题是设计一个单相桥式电路。确定设计方案，通过方案来设计各个单元电路，如触发电路、保护电路等。根据要求计算参数，包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析，器件戈定参数确定等。完成这些后，将各个单元电路衔接起来，并完成主电路的设计。然后再用MATLAB软件仿真，如有错误进行修改，最后将仿真图形保存下来。 课程设计的总体要求 （1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。 （2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。 （4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。 （5）广泛收集相关技术资料。 （6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。 （7）按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。 （8）培养实事求是、严谨的工作态度和认真的工作作风。
可控硅整流器的原理、结构及用途 发布日期：2012-06-08 浏览次数：459 核心提示：可控硅整流器，是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础，以智能数字控 制电路为核心的电源功率控制电器。具有效率高、无机械 可控硅整流器，是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。 晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器(Silicon Controll ed Rectifier——SCR)，以前被简称为可控硅。由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。 可控硅整流器的工作原理 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic 2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G 的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 可控硅整流器的结构 ◆从外形上来看，可控硅整流器也主要有螺栓型和平板型两种封装结构。
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。3)有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。4)续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。 4.单相桥式半控整流电路的另一种接法
单相全波整流电路的设计 摘要 电力电子技术是一门诞生和发展于20世纪的崭新技术，在21世纪仍将以迅猛的速度发展。以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一。 电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。 整流电路(Rectifier)是电力电子技术中最为重要的电路，应用十分广泛，对单相全波可控整流电路的相关参数和不同性质负载的子电路理论学习的重要一环，在对单相全波可控整流电路工作原理理解的基础上，设计单相全波可控整流电路带负载时的电路原理图，并建立基于PSIM的仿真模型，对工程实践中的实际应用具有预测和指导作用。 关键词：电力电子单相全波可控整流电路
目录 摘要 (1) 1．设计任务书 (1) 1.1 设计目的： (1) 1.2 设计要求： (1) 1.3 设计内容： (1) 1.4 设计题目： (1) 1.4.1 设计要求： (1) 1.4.2 方案的选择 (2) 2.设计内容 (3) 2.1 触发电路的设计 (3) 2.1.1晶闸管的介绍 (3) 2.2.2 晶闸管的基本特性 (4) 2.2.3 晶闸管的主要参数 (5) 2.2.4 晶闸管的触发条件 (6) 2.2.5 晶闸管的分类 (6) 3.电路总设计 (7) 3.1 单相全波可控整流电路： (7) 3.2 参数计算 (7) 4. 设计总结 (13) 参考文献 (14)
单相半波整流电路的设计 摘要 本文主要进行了单相半波整流电路的设计。单相半波整流电流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次电流中含有直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此种电路。分析该电路的主要目的在于利用其简单易学的特点，建立起整流电路的基本概念。晶闸管不同于整流二极管，它的导通是可控的。可控整流电路的作用就是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。在充分理解单相半波整流电路工作原理的基础上，本文设计出了单相半波整流电路带电阻负载、电感负载、阻感负载时的电路原理图，并对其中的相关参数进行了计算，仿真波形对比发现结果正确。 关键词：晶闸管，整流，触发
目录 摘要 .................................................................... 1课题背景............................................... 错误！未指定书签。 1.1选题背景 (1) 1.2参数选择 (1) 2单相半波整流电路的设计................................. 错误！未指定书签。 2.1单相半波整流电路（电阻负载） ..................... 错误！未指定书签。 2.1.1工作原理和电路特点（电阻负载）.............. 错误！未指定书签。 2.1.2电路原理图（电阻负载）...................... 错误！未指定书签。 2.1.3参数计算（电阻负载）........................ 错误！未指定书签。 2.1.4仿真波形（电阻负载）........................ 错误！未指定书签。 2.1.5结论（电阻负载）............................ 错误！未指定书签。 2.2单相半波整流电路（电感负载） ..................... 错误！未指定书签。 2.2.1工作原理（电感负载）........................ 错误！未指定书签。 2.2.3仿真波形（电感负载）........................ 错误！未指定书签。 2.3单相半波整流电路（阻感负载） ..................... 错误！未指定书签。 2.3.1工作原理（阻感负载）........................ 错误！未指定书签。 2.3.2电路原理图（阻感负载）...................... 错误！未指定书签。 2.3.3参数计算（阻感负载）........................ 错误！未指定书签。 2.3.4仿真波形（阻感负载）........................ 错误！未指定书签。致谢 .................................................... 错误！未指定书签。参考文献 ................................................ 错误！未指定书签。
单相半波可控整流电路仿真实验 一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法; 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作; 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法, 会设置各个模块的参数。 二、原理图 单相半波可控整流电流( 电阻性负载) 原理图, 晶闸管作为开关元件, 变压器t器变换电压和隔离的作用, 用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值, 二次电压u2为50hz正弦波波形如图所示, 其有效值为u2, 如图1-1。
图1-1 三、实验模型和参数设置 2.参数设置 仿真参数, 算法( solver) ode15s, 相对误差( relativetolerance) 1e-3, 开始时间0结束时间0.05s, 如图1-3。
图1-3 脉冲发生器: Amplitude=5, period=0.02, Pulse Width=2, 时相延迟( 1/50) x( n/360) s, 如图1-4
图1-4 电源参数, 频率50hz, 电压220v, 如图1-5
图1-5 晶闸管: Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=0.8,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9如图1-6
图1-6 晶闸管: Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=0.8,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9. 电源: Up=220, f=50Hz. 脉冲发生器: Amplitude=5, period=0.02, Pulse Width=2 情况一: R=1Ω,L=10mH; a=0°、30°、90°、120°、150°情况二: L=10mH; a=0°、30°、90°、120°、150°
十种精密全波整流电路图 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计. 图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2
图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。
图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。
图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。 图3的优势在于高输入阻抗。 其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。
单相半波可控整流电路实验
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重庆三峡学院 实验报告 课程名称电力电子技术 实验名称单相半波可控整流电路实验 实验类型验证学时 2 系别电信学院专业电气工程及自动化 年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期 学生姓名袁志军学号201507144228 实验教师谢辉成绩 2017 年 4 月 30 日
填写说明 1、基本内容 （1）实验序号、名称（实验一：xxx）；（2）实验目的；（3）实验原理；（4）主要仪器设备器件、药品、材料；（5）实验内容； （6）实验方法及步骤（7）数据处理或分析讨论 2、要求： （1）用钢笔书写（绘图用铅笔） （2）凡需用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规范作图 实验三单相半波可控整流电路实验 一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。 (3)了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件 型号备注 序 号 1 DJK01 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 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。 3 DJK03-1 晶闸管触发 该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。 电路 4 DJK06 给定及实验器 该挂件包含“二极管”等几个模块。 件 5 D42 三相可调电阻 6 双踪示波器自备 7 万用表自备 三、实验线路及原理 将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH 三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。 四、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试 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，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：周颖工作单位：自动化学院 题目: 单相全波可控整流器的设计（阻感负载） 设计要求： 1、与负载有关的参数。额定负载电压Ud=220V、额定负载电流Id=10A。 2、整流器的电源参数。电网频率为工频50Hz，电网额定电压U1=380V，电网电压波动±10%。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、触发电路的设计。要求对触发电路各器件的导通顺序进行说明； 2、整流器主电路设计。包括负载电阻R的选择，晶闸管的选择（电流参数的选取和电压参数的选取），负载电抗器的选择； 3、保护电路的设计。保护系统是整流器的重要组成部分，其功能是在线检测装置各点的电流、电压参数时，及时发现并切除故障的进一步扩大。保护电路设计要求保护过电流、过电压和负载短路保护，以及抑制电压电流上升率； 4、参数的计算和设定； 5、应用举例； 6、心得体会。 时间安排： 月日- 日查阅资料 月日- 日方案设计 月日- 日馔写电力电子课程设计报告 月日- 日提交报告，答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1、单相全波可控整流器的设计要求及基本分析 (3) 1.1设计要求 (3) 1.2基本原理分析 (3) 2、整流器主电路的设计及元件选择 (4) 2.1 整流器主电路的设计 (4) 2.2负载电阻R的选择 (6) 2.3晶闸管的选择 (7) 2.4负载电抗器的选择 (8) 3、触发电路的设计 (8) 4、参数的设定和计算 (9) 4.1 参数的设定 (9) 4.2 参数的计算 (9) 5、保护电路的设计 (10) 5.1 过电压的产生及过电压保护 (10) 5.2 过电流保护 (11) 5.3 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (12) 5.3.1电流上升率di/dt的抑制 (12) 5.3.2 电压上升率dv/dt的抑制 (13) 6、电路仿真 (13) 7、应用举例 (14) 8、心得体会 (15) 9、参考文献 (16)
单相半波整流电路教案 教材分析 在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应用于电工电子技术中。学好本节的内容将为后续课程内容单相全波整流电路、单相桥式整流电路、 教学重点和难点 单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。 （一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程） 师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？ 生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答） 师：是的。充电器直接引入的是市电220V，50H Z的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢？ 生：先降压后变换（少数学生能回答） 换成脉动的低压直流电能--------单相半波整流电路（板书） （一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）（约43分钟） 教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法教学可集中学生的听课注意力） 1：电路结构组成（板书） 2：工作原理（板书） 教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。 教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。 （请学生回答） ②：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析
辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：220V／50A单相全波可控整流电路 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：工程技术学院教研室：电气教研室
摘要 本设计采用单相全波可控整流，从而实现为1台额定电压220V、功率为10kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速。将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这正变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。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。 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。整流电路的种类有很多，有单相半波整流电路、单相全波整流电路、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。本设计采用单相全波可控整流，以便于低压输出。 关键词：整流电路；变压器；晶闸管；触发电路；MATLAB。
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概括............................ 错误！未定义书签。 1.2本文研究内容 (2) 1.3方案论证 (3) 1.3.1 单相桥式全控整流电路 (3) 1.3.2 单相全波可控整流电路 (4) 第2章单相全波可控整流电路设计 (5) 2.1单相全波可控整流电路总体设计框图 (5) 2.2具体电路设计 (6) 2.2.1 单相全波可控整流电路设计 (6) 2.2.2 由KJ004构成的控制电路设计 (7) 2.2.3 保护电路的设计 (9) 2.3总电路原理图 (10) 2.4元器件型号选择 (11) 2.5MATLAB仿真实验 (12) 第3章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
实验一、单相半波可控整流电路实验 王季诚（20101496） 一、实验目的 （1）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 （2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。 （3）了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件
三、实验线路及原理 单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到 DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。
图3-6单相半波可控整流电路 四、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电压波形的观察并记录。 （3）单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。 （4）单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。 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和电阻电感性负载时的工作波形。 （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、实验方法 （1）单结晶体管触发电路的调试 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，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结
《电力电子技术》课程设计之 单相全波整流电路的设计 姓名 学号 年级 专业 系（院） 指导教师 2012/8/21
目录 第一章设计任务书 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 1.3 设计内容 (2) 1.4设计题目 (2) 第二章设计内容 2.1 方案的论证与选择 (3) 2.1.1主电路的方案论证 (3) 2.2 主电路的设计 (5) 2.2.1 带阻感负载的单相桥式全控整流电路 (5) 2.2.2 原理图分析 (6) 2.3 电路方案说明 (7) 第三章触发电路 3.1 同步触发电路 (7) 3. 2 晶闸管的触发条件 (7) 3.3 晶闸管的分类 (13) 3.4 同步环节 (13) 3.5 脉冲形成环节 (14) 3.6双窄脉冲形成环节 (14) 3.7 同步变压器 (15) 第四章保护电路的设计 4.1 过电流保护 (16) 4.2 过电压保护 (17) 第五章元器件的选用 (20) 第六章参数的计算 (26) 第七章心得体会 (27)
第八章参考文献 (28) 第一章设计任务书 1.1 设计目的： 《电力电子技术》课程设计是配合交流电路理论教学，为自动化和电气工程及自动化专业开设的专业基础技术技能设计，是自动化和电气工程及自动化专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，是走向工作岗位、从事专业技术之前的一项综合性技能训练，对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。主要目的在于： 1：进一步掌握晶闸管相控整流电路的组成、结构、工作原理； 2：重点理解移相电路的功能、结构、工作原理； 3：理解同步变压器的功能。 1.2 设计要求： 1：根据课题正确选择电路形式； 2：绘制完整电气原理图（包括主要电气控制部分）； 3：详细介绍整体电路和各功能部件工作原理并计算各元、器件值； 4：编制使用说明书，介绍适用范围和使用注意事项； 说明：负载形式及参数可自行选择 1.3设计内容： 单相全波整流电路的设计。 1：主电路方案论证 2：电路方框图 3：整流电路方框图 4：电路方案说明 单相整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式可控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。 单相桥式全控整流电路应用广泛，只用四只晶闸管，一个电阻，一个电感，投资比较少，在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，整流电压波形脉动次数多于半波整流电路。变压器而次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率高。 单相桥式全控桥整流电路与半波整流电路相比较： （1）ａ的移相范围相等，均为0～180。 （2）输出电压平均值Ud是半波整流电路的2倍。 （3）相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半。 （4）功率因数提高了1.414倍。