单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路(电阻性负载)
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2.工作原理：（1）在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG 在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。
（3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零。
（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。
2.1基本数量关系a.直流输出电压平均值 2cos 145.02cos 12)(sin 221222απωωπαπα+=+==⎰U U t d t U U db.输出电流平均值 2cos 1.45.02aR U RU I d d +==c.负载电压有效值 πππ242sin .2a a U U -+=d.负载电流有效值πππ242sin 2a a RU I -+=e.晶闸管电流平均值 2cos 1.45.02aR U RU I d dT +==3.仿真模型2.1仿真模块的参数设置交流电压的参数设置晶闸管的参数设置负载电阻R的参数设置示波器的参数设置脉冲信号发生器的参数设置按关系360t ，对电网交流电T=0.02s，当a=0，t=0（实际仿真模型中应使aT/t=0.00001s）。
单相半波可控整流电路的设计
单相半波可控整流电路的设计引言：单相半波可控整流电路是电力系统中常见的一种电路，它的设计与应用十分广泛。
本文将详细介绍单相半波可控整流电路的设计原理、工作过程以及应用场景。
一、设计原理单相半波可控整流电路由可控硅元件、二极管、电容和负载组成。
可控硅元件通过控制触发角来实现对电路的导通和截止控制。
当可控硅导通时，电流从正弦交流电源流入负载；当可控硅截止时，电流则由二极管提供。
电容的作用是平滑电流波形，使输出电压更稳定。
二、工作过程在正半周的前半部分，可控硅导通，电流从正弦交流电源流入负载。
电流的大小取决于可控硅的触发角。
触发角越小，导通时间越长，电流越大。
在正半周的后半部分，可控硅截止，电流由二极管提供。
由于二极管只能导通，不能截止，所以输出电流为正半周的后半部分。
三、应用场景单相半波可控整流电路广泛应用于电力系统中，其主要用途如下：1. 直流电源：通过使用单相半波可控整流电路，可以将交流电源转换为直流电源，以满足各种设备对直流电源的需求。
例如，计算机、手机充电器等设备都需要直流电源来正常工作。
2. 电动机驱动：通过单相半波可控整流电路可以实现对电动机的驱动。
利用可控硅的导通和截止控制，可以调节电动机的转速和扭矩，满足不同工况下的需求。
3. 光伏发电系统：在光伏发电系统中，太阳能电池板产生的电流是交流的，需要通过单相半波可控整流电路将其转换为直流电流，以便储存和使用。
4. 交流调压：通过调节可控硅的触发角，可以实现对交流电压的调节。
在一些需要对交流电压进行精确控制的场合，如实验室仪器、电焊机等，单相半波可控整流电路可以发挥重要作用。
总结：单相半波可控整流电路是一种常见且实用的电路，其设计原理简单明了，工作过程清晰易懂。
在电力系统中，它被广泛应用于直流电源、电动机驱动、光伏发电系统以及交流调压等方面。
通过合理的设计和控制，单相半波可控整流电路可以实现对电流和电压的精确控制，满足各种不同的工况需求。
在未来的发展中，相信单相半波可控整流电路会继续发挥重要作用，为电力系统的稳定运行和设备的正常工作提供强有力的支持。
单相半波可控整流电路工作原理
单相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，它在工业领域和家用电器中都有着广泛的应用。
本文将从工作原理、电路结构和应用范围等方面对单相半波可控整流电路进行详细介绍。
一、工作原理1.1 整流电路的基本原理在交流电路中，为了将交流电转换为直流电以供电子设备使用，需要采用整流电路。
整流电路的基本原理是利用二极管或可控硅等器件对交流电进行单向导通，将其转换为直流电。
而可控整流电路是在传统整流电路的基础上引入了可控器件，如可控硅，从而实现对电流的精确控制。
1.2 半波可控整流电路的工作原理半波可控整流电路是一种简单的可控整流电路，它采用单相交流电源，并通过可控硅来控制电流的导通。
在正半周，可控硅导通，电流正常通过；而在负半周，可控硅不导通，电流被截断。
通过对可控硅的触发角控制，可以实现对输出电流的精确调节。
1.3 工作原理总结通过上述介绍可以看出，单相半波可控整流电路利用可控硅对交流电进行单向导通，实现了对电流的精确控制。
其工作原理简单清晰，便于实际应用，并且具有高效稳定的特点。
二、电路结构2.1 单相半波可控整流电路的基本结构单相半波可控整流电路的基本结构包括交流电源、变压器、可控硅和负载电阻等组成。
其中，交流电源通过变压器降压后接入可控硅，可控硅的触发装置接受控制信号，控制可控硅的导通角，从而实现对输出电流的调节。
负载电阻则接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供电源。
2.2 功能模块的详细介绍交流电源：作为单相半波可控整流电路的输入电源，一般为家用交流电，其电压和频率根据实际需求进行选择。
变压器：用于降低交流电源的电压，保证可控硅和负载电阻正常工作。
可控硅：作为电路的核心器件，可控硅的导通和截断状态由外部控制信号决定，从而实现对电流的精确控制。
负载电阻：接在可控硅的输出端，用于消耗电能并提供直流电源。
2.3 电路结构总结单相半波可控整流电路的基本结构清晰明了，各功能模块之间相互协调，实现了从交流电到可控直流电的转换和精确控制。
第1章 单相可控整流电路
3.1单相可控整流电路 3.2三相可控整流电路 3.3晶闸管触发电路
3.1 单相可控整流电路
整流电路：出现最早的电力电子电路，可将交流电变为直流电。 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；按交流输入相数分为单相电路
和多相电路。 一 、 单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 （ Single Phase Half Wave Controlled
无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id 波形相似。
②晶闸管的电压（uVT）：
当晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等则VT1的压降为近u2/2； 当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；
-
+
t
f)
O
t
uVT
g)
O
t
3.1 单相可控整流电路
(2)原理：当u2过零变负后，电感上的反电势大于u2的负值则VDR承受正 向电压而导通，负载上由电感维持的电流，经二极管形成回路，而晶闸 管承受反压而关断。
（3）电流的计算:
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
A 晶闸管的平均电流
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
3.1 单相可控整流电路
u2正半波
ωt <α时 ： ud=0, uVT=u2 ， id=0 ,
ωt ≥ α时：ud=u2, uVT=0,
id=ud/R ,
直至ωt =π， id=0 ， VT关断。
单相半波整流可控电路(纯电阻,阻感,续流二极管)
电力电子技术实验报告实验名称：单相半波可控整流电路的仿真与分析班级：自动化091 组别： 08 成员：职业技术学院信息工程学院年月日一. 单相半波可控整流电路(电阻性负载) ................................................ 错误!未定义书签。
1. 电路的结构与工作原理 (8)2. 单相半波整流电路建模................................................................... 错误!未定义书签。
3. 仿真结果与分析 (5)4. 小结 (8)二. 单相半波可控整流电路(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. 单相半波整流电路建模................................................................... 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. 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管) ....................... 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。
第四讲 单相半波可控整流电路
3）电路参数计算 ①输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id。
U d
1 2π
π
2U2 sin td(t)
2U 2 2π
[ cos t]π
0.45U
2
1
cos 2
2U2 (1 cos ) 2π
Id
Ud Rd
0.45 U2 Rd
1 cos 2
（2）接续流二极管时
②流过晶闸管电流的平均值IdT和有效值IT
单相半波可控整流带电阻性负载电路参数的计算
1）输出电压平均值与平均电流的计算：
Ud
1 2π
π
2U2 sin td(t)
2U 2 2π
[ cos t]π
2U 2 2π
(1
cos )
0.45U 2
1
cos 2
Id
Ud Rd
0.45U 2 1 cos
Rd 2
2）负载上电压有效值U与电流有效值的计算：
Rd 2π
4π
晶闸管可能承受的正反向峰值电压为：U TM 2U 2
4）功率因数 cos P UI π sin 2
S U2I
2π
4π
例1-3: 单相半波可控整流电路，阻性负载，电源电压U2为220V，要
求的直流输出电压为50V，直流输出平均电流为20A，试计算：晶闸 管的控制角。输出电流有效值。电路功率因数。晶闸管的额定电压和 额定电流，并选择晶闸管的型号。
定性分析： 1） 60o 时的波形分析 （a）输出电压波形
（b）晶闸管两端电压波形
60o 时输出电压和晶闸管两端电压的实测波形
（a）输出电压波形 （b）晶闸管两端电压波形
2） 120o时的波形分析 （a）输出电压波形 （b）晶闸管两端电压波形
单相半波可控整流电路
1
u
2
u
d
R
触发延迟角：从晶闸管 开始承受正向阳极电压 起到施加触发脉冲止的 电角度,用 a 表示,也称触 发角或控制角。
u b)
2
0 u c) 0 u d) 0 u VT e) 0
d g
wt
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
导通角：晶闸管在一个电源周 期中处于通态的电角度，用θ表 示。
2-3
基本数量关系
41.77 Display
Voltage Measurement1 Mean Value
脉冲发生器设定：周期0.02s, 宽度10％，相位滞后 90/360*0.02s,幅值10
输出电压平均值 （直流电压）
2-17
单相半波可控整流阻感负载a=90度电流断续的仿真波形
输出电压
输出电流
2-18
3.1.2 单相桥式全控整流电路
a)
u1
u2
阻感负载的特点：电流不能 发生突变 电力电子电路的一种基本分 b) 析方法 通过器件的理想化，将电路 c) 简化为分段线性电路，分段进 行分析计算 对单相半波电路的分析可基 d) 于上述方法进行：当VT处于 断态时，相当于电路在VT处 e) 断开，id=0。当VT处于通态时， 相当于VT短路 f)
ห้องสมุดไป่ตู้wt
f) O uV T O
wt
I VDR rms
1 2p
p
2p a
p a g) I d (wt ) Id 2p
2 d
wt
2-13
单相半波可控整流电路的特点
a)
T u1
VT uV T u2
单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路1、工作原理电路和波形如图1所示，设u2=U2sinω。
图1 单相半波可控整流正半周：0＜t＜t1,ug=0,T正向阻断，id=0,uT=u2,ud=0t=t时,加入ug脉冲，T导通，忽略其正向压降，uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。
负半周：π≤t＜2π当u2自然过零时，T自行关断而处于反向阻断状态，ut=0,ud=0,id=0。
从0到t1的电度角为α，叫控制角。
从t1到π的电度角为θ，叫导通角，显然α+θ=π。
当α=0，θ=180度时，可控硅全导通，与不控整流一样，当α=180度，θ=0度时，可控硅全关断，输出电压为零。
2、各电量关系ud波形为非正弦波，其平均值（直流电压）：由上式可见，负载电阻Rd上的直流电压是控制角α的函数，所以改变α的大小就可以控制直流电压Ud的数值，这就是可控整流意义之所在。
流过Rd的直流电流Id：Ud的有效值（均方根值）：流过Rd的电流有效值：由于电源提供的有功功率P=UI，电源视在功率S=U2I（U2是电源电压有效值），所以功率因数：由上式可见，功率因数cosψ也是α的函数，当α=0时，cosψ=0.707。
显然，对于电阻性负载，单相半波可控整流的功率因数也不会是1。
比值Ud/U、I/Id和cosψ随α的变化数值，见表1，它们相应的关系曲线，如图2所示表1 Ud/U、I/Id和cosψ的关系图2 单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关系由于可控硅T与Rd是串联的，所以，流过Rd的有效值电流I与平均值电流Id的比值，也就是流过可控硅T的有效值电流IT与平均值电流IdT的比值，即I/Id=It/IdT。
二、单相桥式半控整流电路1、工作原理电路与波形如图3所示图3、单相桥式半控整流正半周：t1时刻加入ug1，T1导通，电流通路如图实线所示。
uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。
u2过零时，T1自行关断。
负半周：t2时刻加入ug2，T2导通，电流通路如图虚线所示，uT2=0，ud=-u2,ut1=u2。
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单相半波可控整流电路仿真1.纯电阻负载
仿真模型：
电路参数：
触发角：0°
输出电压波形：
谐波分析
触发角：30°输出电压波形：
谐波分析
触发角：60°输出电压波形：
谐波分析
2.阻感负载
仿真模型：
触发角：0°（1）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（2）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（3）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
触发角：60°（4）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（5）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形：
谐波分析
（6）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
3.带续流二极管的阻感负载仿真模型：
触发角：0°：（7）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（8）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（9）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
触发角：60°：（10）L=1mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（11）L=100mH R=5Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
（12）L=100mH R=50Ω输出电压波形：
输出电流波形:
谐波分析
分析：随着触发角的增大，晶闸管在一个周期内的导通时间变短，输出电压为正值的时间相应变短，因此输出电压平均值减小（三种模型都是这样）。
纯电阻负载模型中，当触发角为0°，输出电压波形为规则的正弦半波，所以高次谐波中几乎没有奇次谐波，只含有少量的偶次谐波，随着触发角增大的，波形畸变程度越大，高次谐波含量增加，因此波形畸变率增大，而因为晶闸管导通角变小，输出电流脉动程度相应减小。
阻感负载模型中，随电感增大，输出电压中高次谐波含量降低，波形畸变率从而减小，同时由于续流能力更强，输出电压为负值的时间增大，因此输出电压平均值减小，因其阻碍电流变化的能力变强，电流脉动程度减小；电阻越大，在续流过程中电流衰减越快，输出电压波形畸变程度越大，因此波形畸变率增大，输出电压平均值增大，而电阻越大，输出电流幅值越小，脉动程度相应减小
在有续流二极管的阻感负载模型中，由于电感和电阻大小不再影响输出电压波形，故输出电压与电感和电阻大小无关。
而电感和电阻对输出电流脉动程度的影响与阻感负载时基本相同。