单相桥式全控整流电路设计_(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。
2.1.4_单相桥式全控整流电路(电阻性负载)解析
4）输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2 输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2相同为
U U2 I I2 R R
1 π sin 2 2π π
4.3.2单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）
1、电路结构
电感的感应电势使输出电压波形出现负波。输出电流是近似 平直的，晶闸管和变压器副边的电流为矩形波。
ud Ud
0
t1
t 2
t
iT1,4
id
Tr
iT2,3
0
Id
t
Id
i2 u2
VT1 a
VT3
L
0 u T1
t
u1
ud
b
VT2 VT4
0
R
u 2 (i2 )
t
u2 i2
Id
(a)
0
t
图4-4
(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，
3、波形
300
图4-2
600
900
1200
图4-3
1500
单相桥式整流器电阻性负载时的移相范围是 0～180º 。 α=0º 时，输出电压最高；α=180º 时，输出电压最小。
4. 基本数量关系 1）输出电压平均值Ud
1 Ud π
2U 2 sin tdt
4.3.1 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。
ud (id )
Ud
单相全控桥式晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
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 设计方案单相电源输出触发电路保护电路整流主电路负载电路图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。
单相桥式全控整流电路设计纯电阻负载.doc
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：Rid1.3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。
1.4整流电路参数的计算电阻负载的参数计算如下：（1）整流输出电压的平均值可按下式计算U d=0.45U2（1+cos错误!未找到引用源。
）（1-1）当α=0时，U取得最大值，即d U= 0.9 2U，取2U=100V则U d =90V，dα=180o 时，d U =0。
α角的移相范围为180o 。
（2） 负载电流平均值为I d =U d /R=0.45U 2（1+cos 错误!未找到引用源。
）/R(1-2)(3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R )sin 21(παπαπ-+ (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/2 （1-4）二、元器件的选择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。
单相桥式全控整流电路电阻性负载
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。
但是晶闸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实验和课程设计，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，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们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。
关键词：单相桥式全控整流阻性负载一．电路图设计1.主电路图及其工作波形单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形如上图。
工作原理：单相桥式全控整流电路如图所示。
晶闸管V1和V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥臂。
当变压器二次电压U2为正半周时（a端为正，b端为负），相当于控制角a的瞬间给V1和V4以触发脉冲，V1和V4即导通，这时电流从先经过VT1dR VT4流回到电源。
这期间VT2和VT3均承受反压而截止。
当电源电压过零时，电流也降到零，VT1和VT4即关断。
在电源电压的负半周期，仍在控制角为a处触发晶闸管VT2和VT3，则VT2和VT3导通。
电流从电源b端经VT3dR VT2流回电源a端。
到一周期结束时电压过零，电流亦降至零，VT2和VT3关断。
单相全控桥式晶闸管整流电路(纯电阻负载)
在电源电压负半周，仍在触发延迟角α处触发T2和T3，T2和T3导通，电流从电源流入T2最后由T3流出，流回电源。当电源电压过零时，电流又降为0，T2和T3关断。此后又是T1和T4导通，如此循环工作下去。
由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路称为全波整流。
3.参数计算
流过晶闸管的电流有效值为：
电力电子综合课程设计报告
班级：自动化A班
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学号：**********
第一部分
1.Matlab仿真电路图及参数设置
1.1仿真电路图
1.2系统参数设置
电源及晶闸管参数设置
触发信号参数设置
2.原理分析
单相桥式全控整流电路是单相整流电路中应用较多的。在单相桥式全控整流电路中，晶闸管T1和T4组成一对桥臂，T2和T3组成另外一对桥臂。在电源电压正半周，若4个晶闸管均没有被触发，则负载电流为0，负载电压也为0，T1和T4各承受一半电源电压。若在触发角α处给T1和T4加触发脉冲，T1和T4导通，电流从电源流入T1最后由T4流出，流回电源。当电源电压过零时，流经晶闸管的电流也降到0，T1和T4关断。
输出直流电流有效值 为：
由于本次仿真设计要求电源电压为100V/50Hz，最大输出功率为500W。又当触发延迟角为0度时，晶闸管导通时间最长，流过负载电流有效值最大，所以应使导通延迟角为0度时输出功率为500W。令上式α为00，Us为100V， 为 /25rad/s可得RL等于20 。
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(纯电阻_阻感_续流二极管_反电动势)
电力电子技术实验报告实验名称：单相桥式全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. 单相桥式全控整流电路(电阻性负载) .............................................. 错误！未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (1)2. 单相桥式全波整流电路建模 (2)3. 仿真结果与分析 (4)4. 小结 (6)二. 单相桥式全控整流电路(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. 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. 单相桥式全控整流电路（反电势负载）......................................... 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。
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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
触发电路
驱动电路
整流主电路
负载
1.2 主电路的设计
电阻负载主电路主电路原理图如下：
1.3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。
1.4整流电路参数的计算
电阻负载的参数计算如下：
（1） 整流输出电压的平均值可按下式计算
U d=0.45U2（1+cos
） （1-1）
当α=0时，取得最大值，即= 0.9 ，取=100V则U d =90V，α=180o
时，=0。
α角的移相范围为180o。
（2） 负载电流平均值为
I d=U d/R=0.45U2（1+cos
）/R (1-2)
(3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为
I2=U2/R (1-3)
(4)流过晶闸管电流有效值为
IVT= I2/ （1-4）
二、元器件的选择
晶闸管的选取
晶闸管的主要参数如下：
①额定电压U TN
通常取和中较小的，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
U TN=（2～3）U TM（2-1） 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(AV)
I T(AV) 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。
对于电阻负载的单相桥式全控整流电路计算为：
取U2=100V,当α<90°
当
0 o时Ud=100V，P=500W，
由P=U2/R得出R=20
带入（1-2）、（1-3）和（1-4）得，
负载电流I2的有效值，即I2=5A
流过晶闸管的电流有效值I VT=3.53A
额定电流I T(AV) =2.25A
则电流定额为1.5的额定电流为3.37A
三、仿真分析与调试
（1） 电阻负载的单相桥式全控整流仿真电路图：
分析：单相桥式全控整流电路（电阻性负载）是典型单相桥式全控整流电路，共用了四个晶闸管，两只晶闸管接成共阳极，两只晶闸管接成共阴极，每一只晶闸管是一个桥臂，桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。
其中晶闸管的触发需要有触发脉冲，本设计触发脉冲选择频率f为100Hz的触发脉冲，通过调节延迟时间来改变触发延迟角。
波形图分别代表电路输出电压和晶体管VT2上的电压、。
下列波形分别是触发延迟角α为0°、36°、144°时的波形变化。
α=0°时的波形为
α=36°时的波形为
α=144°时的波形为
四、心得体会
通过这次对单相桥式全控整流电路的课程设计，让我对整流电路有了更加清晰的认识，同时也对触发电路和保护电路也有了更深刻的认识，这次课程设计应用到multisim软件，设计时借助multisim软件进行系统模型仿真，用该软件对该电路进行分析，大大简化了计算和绘图步骤。
书写课程设计说明书时使用WORD软件，使我掌握了许多关于WORD编辑和排
版技巧，提高了自身对一些基本软件的应用技能。
总之，这次课程设计不仅增加了我的知识积累，让我有机会将课堂上所学的电力电子理论知识运用到实际中，这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。
帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。
主要参考文献
1、樊立萍，王忠庆.电力电子技术.北京:北京大学出版社,2006
2、徐以荣，冷增祥.电力电子技术基础.南京：东南大学出版社，1999
3、王兆安,黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社,2005
4、童诗白.模拟电子技术.北京:清华大学出版社, 2001
5、阎石.数字电子技术.北京:清华大学出版社, 1998
6、邱关源.电路.北京：高等教育出版社，1999
单相桥式全控整流电路的设
计
洛阳理工学院
题 目:单相全控桥式晶闸管整流电路的设
计（纯电阻）
姓 名:李金凯
学 院:电气工程与自动化学院
专 业:电气工程及其自动化
班 级:B120405
学 号:B12040518
指导教师:张刚
2015年 6月 5日
课程设计任务书
学生姓名： 学号：
指导教师： 工作单位：
题 目: 单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）
初始条件：1、电源电压：交流100V/50Hz
2、输出功率：500W
3、移相范围0º~180º
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、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；
2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；
3、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，并给出仿真波形，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。
时间安排：2015.6.1-6.5。