单相桥式整流电路
(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。
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
单相桥式全控整流电路
晶闸管额定电压：
UVTrated k U sav VTmax 509 V
(ksav 1.5)
17
电力电子技术
（3）移相：改变触发脉冲出现的时刻，即改变α的大小，叫做 移相。改变α的大小，也就控制了整流电路输出电压的大小， 这种方式也叫做“相控”。
4
单相桥式全控整流电路
（4）移相范围：改变α使输出整流电压平均值从最大值降到最 小值（零或负最大值），α的变化范围叫做移相范围。单相 桥式整流电路电阻负载时移相范围为180º。
Id
变压器二次交流电流有效值 I2rms Id
10
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路带反电动势负载的工作波形
11
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路带反电动势负载的工作分析
由于存在反电势负载，晶闸管提前关断
停止导电角：＝arcsin E
2U 2rm s
当α≥δ时，输出直流电压
电感有抗拒电流变化的特性，大电感负载状态由于电 感的储能作用，负载id始终连续且电流近似为一直线。
电路稳态工作时，每组晶闸管均在另一组晶闸管触发
导通时才换流关断，每组晶闸管导通时间均为180º。
8
9
单相桥式全控整流电路
大电感负载运行参数分析
交流电源电压 u2 2U2 sin t
整流输出电压平均值
负载整流电压平均值Udav
Udav
1 π
2U2rmssintd(t)
2U π
2rm
s
(1
c
os
)
0.9U2rm
s
1cos
2
直流电流平均值Idav
Idav
Udav R
0.9U2rms 1 cos
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。
单相桥式相控整流电路
电力电子学—交流/直流变换器第5章交流/直流变换器02整流的基本原理03负载性质对整流特性的影响04交流电路电感对整流特性的影响目录05相控有源逆变电路06三相高频PWM 整流01整流器的类型和性能指标01单相桥式相控整流电路的介绍目录02电路结构与整流原理03小结与思考有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）01单相桥式相控整流电路的介绍相控整流电路：实现AC－DC电能变换的晶闸管电路，通过改变晶闸管的延迟触发控制角调控整流输出电压的平均值。
半控开关器件晶闸管: 开通可控特性（承受正向电压，且有触发脉冲）单向导电性02电路结构与整流原理T 1T 2T 3T 4R v sv Dv 1ab 模态一T 1T 2T 3T 4i DR v sv Dv 1i 1ab i S 模态二w tw tw ta v s v G v D w tv T1, 4T 1T 4导通T 1T4π2πT 1T 2T 3T 4R v sv Dv 1ab 模态三模态四T 1T 2T 3T 4i DR v sv Dv 1i 1ab i S w tw tw ta v s v G v D w tv T1, 4T 2T3T 2T 3导通控制角a ：晶闸管的自然导通点到施加触发信号瞬间对应的电角度导通角θ：一个周期内持续导通时间对应的电角度，θ=π-a移相：改变控制角，实现相控移相范围：控制角变化范围同步：使触发信号与交流电源频率和相位保持协调换相(换流)：一个晶闸管导通电流到另一个晶闸管导通电流的过程名词术语w tw t0w ta v s v G v D qT 1,T 4T 2,T 3()s S 0πD D s 11co 220.9s 1cos 1cos 2sin d =π22π2V V V V V t t a a a aw w +++===⎰⏹输出直流电压平均值V D :☐α愈大，输出电压平均值V D 愈小；☐当α＝0，V D 为最大值；当α＝π，V D =0；☐α的移相范围：0~πS i b a1i 1v Dv sv R Di 4T 3T 2T 1T s i 0twq D v atw 输出电压2输出电流3输入电压1输入电流41. 平均值V D2. 有效值V rms==++-πππa a πa V V V V 22; 1cos sin 222D rms S s 1. 平均值I D 2. 有效值I L=+-=+ππa πa πaR I V R I V 2sin 22;1cos 22L S D s 1. 有效值I S=I I S L====+-ππa πa S V I V P V I V 2PF sin 2S S S rms L rms =w v V t2sin s s 已知：s v 0tw 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）sin 2PF 2P S a πa ππ-==+控制角a 0︒ 30︒ 60︒ 90︒ 120︒ 150︒ 180︒ PF10.9710.8980.7070.4270.17控制角a 对功率因数PF 的影响控制角a 较大使功率因数PF 很低，交流电源的利用率很低！03小结与思考关注晶闸管的特性：单向导电性/开通可控开通条件/关断条件输出电压和电流的计算和分析功率因数的计算和分析T1T2T3T4i DRv s v Dv1i1ab掌握模态分析的方法谢谢！。
单相桥式全控整流电路
ud=0) ud=u2 ud=0 ud=-u2 ud=0
输出电压波形同电阻性负载，电路有自然续流功能 移相范围： 0～π； 导通角θ=π－α
㈡各电量计算
1、负载
Ud
0.9 1
cos
2
Id
Ud Rd
2、晶闸管
I dT
1 2
Id
IT
1 2
流二极管 IdD IdT
ID IT U DM 2U 2
㈢存在问题：失控现象
若突然关断触发脉冲或将α迅速移到 180°，可能出现一只晶闸管直通，两 只整流二极管交替导通的电路失去控制 的现象，即失控现象。 此时输出变成单相不可控半波整流电压 波形，导通的晶闸管会因过热而损坏。 解决办法：接续流二极管VD
㈣接续流二极管VD后电路分析
在的负半周 0<ωt<α期间 VT1～VT4都不导通 ωt=α 时刻 触发 0<ωt<α期间 VT2、VT4导通 ωt=π 时刻 VT2、VT4关断
结论
1、在交流电源电源u2的正、负半周里， VT1、 VT3和 VT2、VT2两组晶闸管轮流触发导通，将 交流电转变成脉动直流电；
2、改变 α 角度大小，ud、id波形相应改变；
2、参数计算：
•输出电流平均值
Id
Ud E Rd
•其它参数计算与大电感负载时相同
2.3 单相桥式半控整流电路
一、电路结构（flash）
将单相桥式全控整流电路中的一对晶 闸管换成两只整流二极管即可
工作特点：晶闸管需触发才导通；整 流二极管承受正向电压时会自然（换 相）导通
二、电路工作原理及参数计算
Id
Ud R
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
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io
V1
+
u2
2U
U2 d
b – V3
C uo RL
V2 – －
uo
t
2U
分析：
t
U2正半周，Va>Vb，二极管 V1、
uD
V3 导通，V2、 V4 截止 。
t
2U uD2 uD4
8
精选课件
单相桥式整流电路
1. 工作原理
2. 工作波形
a
io
u2
- V4 V1
2U
U2 d b + V3
+ c uo RL V2 –
精选课件
27
四、实操中注意的问题
1、桥式整流电路的接线规律 负载必须接在二极管桥路的共负极端和共正极端。
交流电源端必须接二极管的正、负极混接端。 2、故障分析 桥式电路中任一只二极管反接会出现什么现象?
如果桥式整流电路中任一只二极管接反，会出现二 次绕组被短路、烧二极管或烧熔丝等现象。
理论精选指课件导实践
(3)每管承受的最高反向电压URM
URM = √2U2
(4)流过整流管正向电流平均值
11
ID = I0／２
精选课件
12 精选课件
4、单相桥式整流电路的特点
优点：输出电压高，变压器的利用率高， 脉动小，电能转换效率高。
缺点：二极管的数量较多。
精选课件
13
5、知识扩展：整流桥堆
精选课件
14
6、学以致用
5
一、电路组成
1、各部分的作用 电源变压器： 将220V电网电压变换成电路所需要的电压值。 负 载： 将电能转换为其他形式的能。 四只二极管：利用二极管的单向导电性，将交流电压变换
成脉动直流电压。
精选课件
6
2、常见的画法
7 精选课件
二、单相桥式整流电路工作原理
1. 工作原理
2. 工作波形
a+
V4
精选课件
1
复习巩固
名称 单相半波整流电路
单相全波整流电路
波形图
优点
缺点
使用元件 少，电路简 单，二极管 承受的反向 电压低。
输出波形脉动 大，电压低，变 压器利用率低
输出电压较 高，脉动小
变压器的利用率 不高，整流二极 管承受的最大反 向电压较高
精选课件
2
请大家观察图片
精选课件
3
课题
单相桥式整流电路
精选课件
31
请同学们到523教室进行 实训
精选课件
32
理精选论课件指导实践
19
电路的安装与调试
⑷引线成形
精选课件
20
电路的安装与调试
（5）考虑元件 在电路板上的布 局，背后连接导 线走直线
精理选课论件 指导实践
21
电路的安装与调试 2、焊接
精理选课论件 指导实践
22
电路的安装与调试
理精选论课件指导实践
23
电路的安装与调试 (二)调试：
1、先检查元件及背后连线
反接出现现象
28
在平时的学习、生活、工作中 要善于观察、勇于思考、积极实践 才能有所发现、有所创造。要对自 己有信心，相信自己是最棒的！
精选课件
29
小结
主要内容
单相桥式整流电路的组成 单相桥式整流电路的原理 整流电路的安装 实操中注意的问题
精选课件
30
思考
如果在安装过程中出现二只、三只、 四只二极管短路，各会出现什么现象？
精选课件
15
三、电路的安装与调试
(一)安装 1、准备工作 （1）元件准备
精理选课论件 指导实践
16
电路的安装与调试
（2）元件测试： 测试二极管 测试变压器
理精选论课件指导实践
17
测试变压器
31
外形检测
2
绝缘性测试
3
线圈通断检测
4 判别一次侧﹑二次侧
Hale Waihona Puke 精选课件18电路的安装与调试
（3）清除元 件引脚和电 路板的氧化 层并上锡
uo
t
2U
分析：
t
U2 负半周，Va<Vb，
uD
二极管 V2、 V4 导通， 2U
t
V1、 V3 截止 。
uD1
9
uD3
精选课件
结论：
桥式整流为全波整流电路。
精选课件
10
3. 参数计算
(1) 输出电压平均值 U0
U0 ≈ 0.９U2 或
(2) 输出电流平均值 I0
U2 ≈ U0 / 0.９
I0 = U0 / RL≈ 0.９U2 / RL
精选课件
24
电路的安装与调试
2、在确定无误 的情况下接通 电源，用万用 表交流挡50V 测试变压器输 出电压。
精选课件
25
电路的安装与调试
3、用直流挡50V 测量空载电压。 若电压低于10V 则说明整流电路 有一个桥臂脱焊 或一只二极管
断路
精选课件
26
电路的安装与调试
4、用示波器看变压器输出的 交流波形及整流后的波形。
主要内容
单相桥式整流电路的组成 单相桥式整流电路的原理 整流电路的安装 实操中注意的问题
精选课件
4
单相桥式整流电路
教学目的
1﹑掌握单相桥式整流电路的原理; 2﹑学会单相桥式整流电路的安装.
教学重点 教学难点
1﹑单相桥式整流电路的原理; 2﹑单相桥式整流电路的安装.
单相桥式整流电路的原理
精选课件