单相桥式整流电路纯电阻负载课程设计
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。
单相桥式全控整流电路电阻性负载课程设计word精品
郑州航院机电工程学院电力电子课程设汁一一单相桥式全控整流电路电阻性负我目录一、概述 (2)二、设计任务与要求2.1、设计题目 (2)2.2、设计条件 (2)2.3、设计任务 (2)2.4、注意事项 (3)三、设计方案简介3.1单相桥式全控整流电路电阻性负载主电路 (3)3. 2单相桥式全控幣流电路电阻性负载触发电路的设计 (4)四、相关器件的选型与参数的计算4.1计算控制角的移相范围4. 2变压器参数的确定 (5)4. 3晶闸管参数的确定 (6)4. 4触发电路参数的确定 (7)五、结束语 (8)六、参考文献 (8)郑州航院机电工程学院电力电子课程设计一单柑桥式全控整流电路电阻性负戦一、概述电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效的节约能源，并成为新能源与电网的中间接口。
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己经深入到国名经济的各个部门以及人们的日常生活。
二、设计任务与要求2. 1设计题目：单相桥式全控整流电路电阻性负载2.2设计条件：（1）电网：380V, 50Hz：（2）晶闸管单相桥式全控整流电路；（3）负载电床在100V-150V之间连续可调：（4）负载电阻20Q ；2.3设计任务：（1）电源变压器设计，计算变压器容臺、变比、2次侧电压有效值，2次侧电压有效值在满足负载最大电压要求下，适当留出裕量，然而裕量不应过大，具体大小由设计人员灵活学握：（2）计算控制角移相范围：（3）计算晶闸管额定电流：（4）计算晶闸管额定电压：（5）设计基于单节晶体管的简易触发电路，要求给出同步变压器参数、稳斥二极管参数、单节晶体管参数；估算隰、C的取值范用：（6）电路图设计，给岀主电路、触发电路相结合的完整电路图。
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。
单相桥式整流电路课程设计报告..
单相桥式整流电路课程设计报告..电力电子课程设计报告一、二、设计任务说明1.设计任务：1)进行设计方案的比较，并选定设计方案；2)完成单元电路的设计和主要元器件说明；3)完成主电路的原理分析，各主要元件的选择；4)驱动电路的设计，保护电路的设计；5)利用仿真软件分析电路的工作过程；2.设计要求：1)单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载，L=700mH，R=500Ω2)技术要求：A.电网供电电压为单相220V；B.电网电压波动为5%——10%；C.输出电压为0——100V;三、设计方案的比较单相桥式整流电路有两种方式，一种是单相桥式全控整流电路，一种是单相桥式半控整流电路。
主要方案有三种：方案一：采用单相桥式全控整流电路，电路图如下：对于这个电路，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路，不需要续流二极管，不会出现失控现象，整流效果好，波形稳定。
变压器二次绕组不含直流分量，不会出现变压器直流磁化的问题，变压器利用率高。
方案二：采用单相桥式半控整流电路，电路图如下：相较于单相桥式全控整流电路，对每个导电回路进行控制，只需一个晶闸管，而另一个用二极管代替，这样使电路连接简便，且降低了成本，降低了损耗。
但是若无续流二极管，当α突然增大到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d U成为正弦半波，级半周期d U为正弦波，另外半周期d U为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即失控现象。
因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。
综上所述：单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。
但输出电压脉动冲大，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。
而单相桥式全控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。
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 。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)电力电子课程设计 2
注：这只是理论不能原搬的抄绪论电力电子学,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。
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。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。
整流的基础是整流电路。
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，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们将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。
第一章理论分析及元件介绍1.1方案比较及选择我们知道，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几种方案：方案1：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图 1.1此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
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1引言
什么是电力电子技术？顾名思义，可以认为，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
目前所用的电力电子器件均由半导体制成，故也称“电力半导体器件”。
电力电子技术所变换的“电力”功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。
本文以单相桥式全控整流电路电阻性负载为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理，并对MATLAB／SIMULINK模块中电力电子仿真所需要的电力系统模块做了简要的说明，介绍了单相桥式全控整流电路的主要环节及工作原理，并且分析了触发角为30°的情况，在此基础上运用MATLAB软件分别对电路的仿真进行了设计，实现了对单相桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行分析。
2 单相桥式全控整流电路纯电阻负载
2.1 理论设计
2.1.1 电路分析与工作原理
单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图（1）：
图（1）
1）闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。
2）在U2正半周（即a 点电位高于b 点电位）
√若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压U2。
√在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。
3）当U2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。
4）在U2负半周，仍在触发角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。
5）到U2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。
单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形如图（2）所示：
图（2）
2.1.2 参数计算
1）晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为
和 。
2）整流电压平均值为：
b)
c)
d)
u
VT
22
2
U 22U ⎰+=+==παααπωωπ2
cos 19.02cos 122)(d sin 212
22U U t t U U d
α=0时，Ud= Ud0=0.9U2。
α=180︒时，Ud=0。
可见，α角的移相范围为180︒。
3）向负载输出的直流电流平均值为：
4）流过晶闸管的电流平均值 ：
5）为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热等问题，为此需计算电流有效值。
流过晶闸管的电流有效值：
π
α
παπωωπ
π
α
-+==
⎰2sin 212)(d )sin 2(
21222R
U
t t R U I T 变压器二次电流有效值I2与输出直流电流有效值I 相等，为：
π
α
παπωωπ
π
α
-+
==
=⎰2sin 21)()sin 2(
1
2222R U
t d t R U I I 由上两式可见
I I T 21=
不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U 2I 2 2.1.3 晶闸管选型
该电路为纯电阻负载。
U 2=100V 时，不计控制角余量按α=30°计算 1）由 U d =0.84U 2 得 Ud=83.97V 2）由 P=500W 得 I d =5.95V 所以R=14.11Ω 3）U1=220V ，U2=100V 变压器变比K=2.2
4）晶闸管承受的最大正向电压为 =70.7V,最大反向电压为22U =141.4V ，考虑安全余量，则晶闸管额定电压U N =（2~3）=283~424V 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
2
cos 19.02cos 1222
2ααπ+=+==R U R U R U I d d 2
cos 145.0212α+==
R U I I d dT 22
2
U
值。
ⅱ）选择是考虑（1.5~2）倍的安全余量。
即
I Tn =1.57I T （AV ）=（1.5~2）I TM I T （AV ）≥（1.5~2）I TM ／1.57
5）当α=30°时晶闸管流过最大电流有效值I VT =4.94A ，则晶闸管额定电流 I T =4.94／1.57=3.15A ，则I D =（1.5~2）I T =4.725~6.3A 。
6）晶闸管VT1和VT4触发角α脉冲延迟时间t=αT ／360°=0.00167s VT2和VT3触发角α脉冲延迟时间t=（α+180°）T ／360°=0.01167s 7）变压器二次侧电流有效值I 2=6.984A ,则S=U 2I 2=698.4V A 所以在本次设计中我选用4个KP-4晶闸管。
3 仿真实验
利用MATLAB 仿真软件对单相桥式全控整流电路和控制电路进行建模并仿真。
3.1 单相桥式全控整流电路带电阻性负载MATLAB 建模
单相桥式全控整流电路电阻性负载仿真电路图如图（3）所示：
π
α
παπωωπ
π
α
-+==
⎰2sin 212)(d )sin 2(
21222R U
t t R U I T
图（3）
3.2 仿真与分析
当触发角α=30°时，电源电压、VT1和VT4上的脉冲信号、VT2和VT3上的脉冲信号、VT4两端的电压、VT4两端的电流、输出的平均电压Ud、输出电流Id、
VT3两端的电压、VT2两端的电流的波形图分别如图（4）所示：
图（4）
4 触发电路
晶闸管可控整流电路是通过控制触发角α的大小，即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小的，属于相控电路。
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角 的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
由于相控电路一般都使用晶闸管器件，因此，习惯上也将实现对相控电路相位控制的电路总称为触发电路。
触发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。
电路输出为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路）。
触发电路对其产生的触发脉冲要求：
1）触发脉冲应有一定的宽度。
当α＜δ（δ为停止导电角）触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。
为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当ωt=δ时刻有晶闸管开始承受正向电压时，触发脉冲仍然存在。
这样，相当于触发角被推迟为δ。
2）在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。
3）触发电路的定相
向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网，电网电压的频率不是固定不变的，而是会在允许范围内有一定的波动。
触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频率一致外，还应保证每个晶闸管触发脉冲与施加晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系，即触发电路的定相。
5 结论
通过这次对单相桥式全控整流电路纯电阻负载的设计，使我加深了对整流电路的理解。
在本次课程设计过程中，我遇到最大的问题就是对电路的仿真。
由于之前没有接触过任何有关MATLAB软件的知识，在具体仿真过程中遇到了不少问题，但通过阅读相关知识都一一解决了。
整个课程设计过程中，由于对理论知识掌握的不深刻，以及对课程设计的不熟悉，课程设计中还有许多不足之处，在以后的课程设计中，我会努力完善。
参考文献
[1].王兆安.电力电子技术.机械工业出版社.2009
[2].洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真.机械工业出版社.2006。