单相半波晶闸管整流电路
单相半波可控整流电路实验报告
单相半波可控整流电路实验报告实验目的:
通过单相半波可控整流电路实验，掌握半波可控整流电路的性能及其参数的测量方法。
实验原理:
单相半波可控整流电路是一种电源型可控整流电路，其主要由晶闸管、变压器、电感、电容等元器件组成。
在正半周中，晶闸管把电源电压加到负载上;而在负半周中，集电极电压为零，晶闸管闭合，负载电压等于零。
当控制角度为α时，输出电压的平均值为2Umax/π,当负载电流为I时，晶闸管的导通持续时间为
t=α/360°,输出电压的有效值为Vrms=Umax/√2。
实验装置:
单相半波可控整流电路实验用途是：通过观察电路实验现象，掌握半波可控整流电路的性能，熟悉参数的测量方法和标定；这是电力电子技术中最基础的实验之一。
实验内容：
1. 熟悉半波可控整流电路的构造和工作原理；
2. 测量晶闸管电流和电压值；
3. 手动测量及用示波器观测负载电压和电流波形；
4. 测量晶闸管控制角度和电压设定值；
5. 测量电路输入和输出电流及功率。
实验结果和分析：
在实验中，得到了以下结果：
1. 测得晶闸管最大电压为500V，维斯基电压为1.25V；
2. 测得晶闸管最大电流为20A，输入电流为3A左右；
3. 测得晶闸管的最大功率为120W，输入功率为2.1W左右；
4. 使用示波器测量输出电压及电流波形，可以直观的看到波形
的正弦性和对称性。
总结：
通过该实验，深刻理解半波可控整流电路的原理及性能，掌握
了半波可控整流电路的电路构建与参数测量方法。
同时，加深了
对电力电子器件的认识，为今后的学习和研究奠定了坚实的基础。
课题3.单相半波可控整流电路(电阻性负载)
O id Id O i VT
w t
w t
Id p - a p + a
i VD
O
R
w t
O u
VT
w t
O
w t
二、单相半波可控整流电路—阻感性负载
u
2.工作原理
在电源电压负半波（π～2π区间），
电感的感应电压使续流二极管VD 承受正向电压导通续流，此时电 源电压u2＜0，u2通过续流二极管 负载两端的输出电压仅为续流二 极管的管压降。如果电感足够大，
门极 脉冲
wt
输出 电压
wt1
p
2p
q
uVT 0
wt
VT电压 波形
wt1
p
2p
wt
单相半波可控整流电路—电阻性负载
2.工作原理
电源 波形 u 2 0 ug 0a ud
wt1
p
2p
wt
当
a 45
o
时，晶闸管承受正向
电压，同时，晶闸管的控制极有触
u2 u2 ud
门极 脉冲
wt
发信号，晶闸管导通，负载上得到 输出电压 的波形是与电源电压 相同
门极 脉冲
wt
信号，晶闸管处于关断截止状态，
负载上无电压输出
u d =0。
输出 电压
wt1
p
2p
q
uVT 0
wt
VT电压 波形
wt1
p
2p
wt
单相半波可控整流电路—电阻性负载
2.工作原理
当
a 45
o
u 2 电源 波形 0 ug 0a ud
时，晶闸管承受正向
wt1
p
2p
单相半波桥式整流电路
-
u
2
电阻负载的特点：电压与电流成正比, b)
0
wt 1
p
2pLeabharlann wt两者波形相同。
u
g
c)
★ 两个重要的基本概念：
0
wt
u
d
触发延迟角：从晶闸管开始承受正向 d)
0a
q
wt
阳极电压起到施加触发脉冲止的电角
u
VT
度,用a表示,也称触发角或控制角。 e)
0
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)带阻感负载的工作情况
电感性负载更为多见，如电机
及励磁绕组等。 阻感负载的特点：电感对电流 变化有抗拒作用，使得流过电 感的电流不发生突变。
u2
b)
0
wt1
p
ug
c) 0
ud
d) 0a id
e) 0
u VT
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图2-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形
5
单相半波可控整流电路
p
2p
wt
变但瞬时值变化的脉动直流，其
u
g
波形只在u2正半周出现，故称 c) 0
wt
“半波”整流。
u
d
基本数量关系
d)
0a
q
wt
Ud
1
2p
p a
2U2 sin wtd (wt)
u
VT
e) 0
wt
0.45U
2
1
cos 2
单相半波不可控整流电路二极管导通
☞随着a增大，Ud减小，该电路中VT的a移相范围为180。 ◆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， 简称相控方式。
•〔若干概念〕 – 单拍电路：指变压器副边在工作过程中只流过一个方向的电 流； – 双拍电路：指变压器副边在工作过程中流过正反双向电流； – “半波”整流：ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现， 故称之。 – α的移相范围：指触发角α可以变化的角度范围。在不同的电 路中， α有不同的角度范围。如在单相半波电路中， α的移 相角度范围是0～π。
u2 b) 0 ug 0 ud 0 a uV T e) 0
t1
2
t
c)
t
d)
q
t
t
◆改变触发时刻，ud和id波形随之改变，直流输出电压ud为极性不变 但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整流。 加之电路中采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路称为单相 半波可控整流电路。整流电压ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路 为单脉波整流电路。
角度a sina 0° 0 30° 1/2 45° √2/2 60° √3/2 1 90° 180° 0
cosa
1
√3/2
√2/2
1/2
0
-1
〔基本数量关系〕
直流输出电压平均值Ud
1 Ud = 2
a
2U 2 1 cosa 2U 2 sin td (t ) = (1 cosa ) = 0.45U 2 2 2
)
2
1 a sin 2a 4 2
SCR的若干参数关系：
(1) IdT （流过SCR电流的平均值）
I dT Ud U 2 1 cos a = = 0.45 R R 2
单相半波晶闸管整流电路设计
单相半波晶闸管整流电路设计单相半波晶闸管整流电路是一种常见的电力电子装置，用于将交流电转换为直流电。
在本文中，我将深入探讨单相半波晶闸管整流电路的设计和工作原理，并分享一些关于该主题的观点和理解。
1. 介绍单相半波晶闸管整流电路是一种简单且经济高效的电力转换装置。
它由一个晶闸管、一个负载电阻和一个输入变压器组成。
晶闸管作为开关元件，在特定的触发信号下打开和关闭，从而实现将交流电转换为直流电的功能。
2. 设计要点在设计单相半波晶闸管整流电路时，需要考虑以下几个要点：2.1 输入变压器输入变压器主要用于将高电压的交流电降压为适合电路工作的电压。
变压器的参数选择要根据负载要求和输入电源的特性进行合理的匹配，以确保电路的稳定性和效率。
2.2 晶闸管选择选择适合的晶闸管是设计单相半波晶闸管整流电路的关键。
晶闸管的主要参数包括最大正向电流、最大反向电压和触发电流等。
根据实际需求，选择具有适当安全裕度的晶闸管。
2.3 触发电路触发电路用于控制晶闸管的导通和关断。
其中，触发电路的设计应考虑触发脉冲的宽度、幅度和频率等参数。
触发电路还应具备过电流和过温保护功能，以保证整流电路的稳定性和安全性。
3. 工作原理在单相半波晶闸管整流电路中，当输入电压为正弦波时，晶闸管在触发脉冲的作用下打开，使电流从正向流过负载电阻，从而将正半个周期的交流电转换为直流电。
当输入电压为负值时，晶闸管会自动关闭，以避免反向流动。
4. 优缺点单相半波晶闸管整流电路具有以下优点：4.1 简单和经济相较于其他整流电路，单相半波晶闸管整流电路的设计简单且成本较低，适用于一些简单的应用场景。
4.2 管脚少相对于全波整流电路，单相半波晶闸管整流电路只需要一个晶闸管，因此连接的管脚较少，便于布局和调试。
然而，单相半波晶闸管整流电路也存在一些缺点：4.3 效率较低由于只有正半个周期的交流电被转换成直流电，因此整流效率相对较低。
4.4 输出纹波较大由于输入电压的间断性，单相半波晶闸管整流电路的输出纹波较大，需要进一步进行滤波才能得到稳定的直流电。
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。
单相半波可控整流电路实验报告
一、实验目的1. 理解单相半波可控整流电路的工作原理。
2. 掌握单结晶体管触发电路的调试方法。
3. 研究单相半波可控整流电路在不同负载条件下的工作特性。
4. 计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。
二、实验原理单相半波可控整流电路主要由变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路组成。
晶闸管在触发电路的控制下导通，实现交流电到直流电的转换。
通过调节触发电路，可以改变晶闸管导通的时刻，从而改变输出电压的平均值。
三、实验仪器与设备1. 单相半波可控整流电路实验板2. 直流电压表3. 直流电流表4. 交流电压表5. 单结晶体管触发电路6. 电源7. 负载电阻四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验板上的接线图，连接变压器、晶闸管、负载电阻和触发电路。
2. 调试触发电路：调整触发电路的参数，确保晶闸管在适当的时刻导通。
3. 观察波形：使用示波器观察晶闸管各点电压波形，记录波形特征。
4. 测试不同负载：更换不同阻值的负载电阻，观察输出电压和电流的变化。
5. 计算平均值和有效值：根据实验数据，计算整流电压和整流电流的平均值及电流的有效值。
五、实验结果与分析1. 电阻性负载：当负载为电阻时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成正比。
随着控制角增大，输出电压降低，输出电流增大。
2. 电感性负载：当负载为电感性时，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度成反比。
随着控制角增大，输出电压升高，输出电流降低。
3. 续流二极管：在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。
六、实验结论1. 单相半波可控整流电路可以实现交流电到直流电的转换，输出电压和电流的平均值与晶闸管导通角度有关。
2. 在电感性负载中，加入续流二极管可以改善输出电压波形，降低晶闸管的电流峰值。
3. 实验结果与理论分析基本一致。
七、实验心得1. 通过本次实验，加深了对单相半波可控整流电路工作原理的理解。
2. 掌握了单结晶体管触发电路的调试方法，提高了动手能力。
晶闸管的单相半波可控整流电路
优点：电路简单，调整方便 导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
t1
t2
ug
晶把闸控管 制组角成α的的变整化流范电围路称可为以移在+相-交范流围电。压不变的iL情况下+，方便地改变直0流输出电压的大小，即可控整流。
R 晶单导闸相通管 半 角u组波θ—1成可—的控晶整整闸流流管电电实路路际可的导以移通在相u的u交范22角2流围度电为。压：不0～变π的L情况下u，L 方便地改变直流输出电t1压的大小，即可控t整2 流。
单相半波可控整流电路
学 校：长治市高级技工学校 授课人：刘新梅 时 间：
单相半波可控整流电路
可控整流
晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况 下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。
单相半波可控整流电路
把控制角α的变化范围称为移相范围。
晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整流。
控制角α——从晶闸管开始承受正向电压到被触发导通所对应的电角度。
学 校：长治市高级技工学校
导通角θ——晶闸管实际导通的角度。
（1）电路组成及工作原理
学 学
校校： ：长 长（治 治1市 市）高 高级 级电技 技路工工学 学组校 校成及工作原理
学 校：长治市高级技工学校
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优点：电路简单，调整方便 学 校：长治市高级技工学校
（单导单1相通相）半 角 半改波电波θ波路—变形可可组—控控α。成晶整整的及闸流流α工管大电电越作实路路小原际的的大理导，移移，通相相即的范范θ角可越围围度为为改小。：：变。00～～输ππ 出电压uL的
0
控制角α——从晶闸管开始承受正向电压到被触发导通所对应的电角度。
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电力电子技术课程设计说明书单相半波晶闸管整流电路院部：电气与信息工程学院学生姓名：**指导教师：王翠职称副教授专业：自动化班级：自本1001班完成时间：2013年5月20日摘要电力电子学,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。
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。
因为整流电路非常重要，所以我此次课程设计做的是单相半波整流电路。
关键字电子学；整流器；开关器件ABSTRACTPower electronics, and power electronics (Power Electronics). It is mainly on the various power electronic devices, and is composed , and is composed of the power electronic devices of every kind of circuit or device, to complete the transfer and control of electric power. It is not only in power electronics (high voltage, high current) to a branch or electrical engineering, and electrical engineering in a weak (low voltage, low current) to a branch or electronic field, or is a new scientific power combining. Power electronics is across the "electronic", "power" and "control" three areas of an emerging engineering discipline.With the development of science and technology, people on the circuit is also more and more high, due to the need of DC power supply with adjustable size in the actual production, and phase controlled rectifier circuit is simple in structure, convenient control, stable performance, it can be easily obtained in large and medium-sized, small capacity of various DC power, is currently the main method of DC electric energy, has been widely applied.Because the power electronic technology is the technology of power electronic technology and control technology into the traditional, composed of a variety of power conversion circuits to achieve energy and transform and control using semiconductor power switch device, consisting of an integrated discipline. The learning method and electronic technology and control technology has many similarities, so to learn this course we must do a good job in curriculum design, we carried out the curriculum design. Because the rectifier circuit is very important, so I designed a single-phase half-wave rectifier circuit this curriculum.Keywords electronics; rectifier; switching device目录1 设计要求 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 设计要求 (1)2 设计方案的选择 (2)2.1 单相半波晶闸管整流电路供电方案的选择 (2)2.2 单相半波晶闸管整流电路主电路设计 (2)2.2.1 主电路工作原理 (2)3 元件的选择 (3)3.1 电路元件的选择 (4)3.3.1 .整流元件的选择 (4)3.3.2 保护元件的选择 (5)4 单相双半波整流电路的相控触发器电路 (7)4.1 相控触发芯片的选择 (7)4.2 芯片引脚功能 (7)4.3 相控触发电路工作原理及原理图 (7)5 单相半波整流电路总设计结果 (9)5.1 晶闸管工作原理 (9)5.3 总电路工作原理 (11)5.4 绘制输出波形 (11)6 设计总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)1 设计要求1.1 设计题目单相半波晶闸管整流电路的设计（阻感性负载）1.2 设计要求设计要求：1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相范围0º~90º2 设计方案的选择2.1 单相半波晶闸管整流电路供电方案的选择由于需要提供100V/50Hz的电源电压，而现在常用的电压为220V/50Hz，所以我们需要使用一个变压器来变压实现，使其输出交流电压为100V/ 50Hz。
2.2 单相半波晶闸管整流电路主电路设计2.2.1 主电路工作原理单相半波晶闸管整流电路的主电路及其波形图如图2-1所示。
图2-1 主电路及波形图主电路的工作原理如下：（1）在ωt=0~α期间：晶闸管阳-阴极间的电压U T大于零，此时没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。
（2）在ωt=α时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电源电压U2加到负载上，输出电压Ud= U2。
由于电感的存在，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。
（3）在ωt=ωt1~ ωt2期间：输出电流i d从零增至最大值。
在i d的增长过程中，电感产生的感应电势力图限制电流增大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分为电感的储能。
（4）在ωt=ωt2~ ωt3期间：负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。
（5）在ωt=π时，交流电压U2过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电压U VT 仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2 反压作用下而截止。
直到下一个周期的正半周，即ωt=2π+α时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。
电路中一些基本数量关系如下：1）输出电压平均值U d()2cos 145.02cos 1π22 d sin 22π212d ααωωπα+=+==⎰U U t t U U 2）输出电流平均值I d3）晶闸管的电流平均值I dVT4）晶闸管的电流有效值Iv T5）晶闸管承受的最大正反向电压U TMU1/Ud=100/25 N1/N2=4/1 I 1=I d /4=5 A4．变压器容量的计算S=U 1i 1=100×5=0.5kV A5．变压器型号的选择N1:N2=4：1 ; S=0.5kV A2cos 10.45 2d d α+==R U R U I d2)(2d 21I t d I I VT παππαωπ-=⎰=d2π-πdVT I I α=3 元件的选择3.1 电路元件的选择3.3.1 .整流元件的选择由于单相半波整流阻感性负载主电路的主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
整流元件中电压、电流最大值的计算晶闸管的主要参数如下：额定电压U NVT(1) 断态重复峰值电压U DRM断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的峰值电压。
(2)反向重复峰值电压U RRM反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。
通常取U DRM和U RRM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，额定电压要留有一定裕量，应为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。
晶闸管的额定电压U NVT=｛U DRM ，U RRM ｝U NVT≥（2～3）22U2 （3-1）U NVT ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压U NVT =(2～3)22U2=（141.4～212.1）V通过晶闸管的电流的平均值I vT(A V)额定电流I NVTI vt(A V)=I d/2=10AIm=πI Vt(A V)=31.4AI NVT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。