单相桥式半控整流电路实验
单相半控桥式整流电路设计
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。
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。
整流电路的应用十分广泛。
广泛的应用于直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源灯。
本设计研究了单相半控桥式整流电路，对整流电路的原理及特点进行了分析，对整流元件进行了参数计算并选择出了合适的器件。
本设计选择KJ004集成触发器做为晶闸管的触发电路，详细的介绍了KJ004的工作原理。
本设计还设计了合理的保护电路。
最后利用simulink搭建仿真模型。
关键词：半控整流，驱动电路，保护电路，simulink仿真单相半控桥式整流电路设计1 主电路的设计1.1设计目的(1)、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识，在课程设计实践中全综合的加以运用，使这些知识得到巩固、提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来。
(2)、初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能，培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力。
(3)、培养具有查阅参考文献和技术资料的能力，能熟悉或较熟悉地应用相关手册、图表、国家标准，为今后成为一名合格的电气工程技术人员进行必须的基本技能和基本素质训练。
1.2整流电路的选择整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，整流电路是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。
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。
单相桥式半空整流电路MATLAB仿真实验报告
一、单相桥式半控整流电路（电阻性负载）1．电路结构与工作原理（1）电路结构Tu1u2it1i2id2VT1VT3VD2VD4id4it3u R2.建模3．仿真结果分析α=30°单相桥式半控整流电路（电阻性负载）α=60°单相桥式半控整流电路（电阻性负载）α=90°单相桥式半控整流电路（电阻性负载）4．小结尽管整流电路的输入电压U2是交变的，但负载上正负两个半波内均有相同的电流流过，输出电压一个周期内脉动两次，由于桥式整流电路在正、负半周均能工作，变压器二次绕组正在正、负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过，消除了变压器的电流磁化，提高了变压器的有效利用率。
二、单相桥式半控整流电路（阻-感性负载、不带续流二极管）1．电路结构与工作原理（1）电路结构L（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，处于关断状态。
假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
2）在u2正半波的ωt=α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→a流通，此时负载上有输出电压（u d=u2）和电流。
电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
2.建模3．仿真结果分析α=30°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）α=60°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）α=90°单相桥式半控整流电路（阻感性负载）4．小结电路具有自续流能力，但实用中还需要加设续流二极管VD，以避免可能发生的失控现象。
三、单相桥式半控整流电路（带续流二极管）1．电路结构与工作原理（1）电路结构Tu2it1i2id2VT1VT3VD2VD4id4it3Ru RLulidVDud（2）工作原理接上续流二极管后，当电源电压降到零时，负载电流经续流二极管续流，是桥路直流输出端只有1V左右的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流以下，使晶闸管关断。
单相桥式半控整流电路实验
实验二单相桥式半控整流电路实验一．实验目的1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
2．熟悉MCL—05组件锯齿波触发电路的工作。
3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
二．实验线路及原理见图4-6。
三．实验内容1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。
3．单相桥式半控整流电路供电给反电势负载（带续流二极管）。
4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。
四．实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．MCL—05组件或MCL—05A组件5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6．MEL—02三相芯式变压器。
7．二踪示波器8．万用电表五．注意事项1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路形式计算出负载电阻的最小允许值。
2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。
（2）在控制电压U ct =0时，接通主电源。
然后逐渐增大U ct ，使整流电路投入工作。
（3）断开整流电路时，应先把U ct 降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。
3．注意示波器的使用。
4．MCL —33（或MCL —53组件）的内部脉冲需断开。
5．接反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁六．实验方法1．将MCL —05（或MCL —05A ，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL —18的U 、V 输出端（如您选购的产品为MCL —Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U 、V 输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
电力电子实验报告——单相桥式半控整流电路仿真
仲恺农业工程学院实验报告自动化（院、系）自动化专业121 班组电力电子实验课学号201210344105 姓名彭森荣日期2014年11月20日教师评定实验一：单相桥式半控整流电路仿真一、实验目的：1.通过实验了解单项桥式半控整流电路的工作原理；2.通过仿真发现在没有续流二极管时发生失控的波形图，并分析；3.初步熟悉multisim 13软件的使用。
二、实验器材：实验PC机、multisim 13电路仿真软件等。
三、实验原理：单项桥式半控整流电路中，假设负载的电感很大，且电路已工作在稳态的时候。
在输入交流正弦电压u2，晶闸管在α处的上升沿进行触发，两个不同的触发信号使得两个晶闸管在不同时刻触发。
在u2的正半周，触发信号给VD1进行触发，此时VD2关断，与D4形成通路，构成正向导通桥式电路，这个阶段，若忽略器件的通态电压，那么输出的电压变为0，不会出现负数的情况；同样，当在u2的负半周时，当触发信号到达的时候，VD2被触发而开通，VD1关断，与D3形成通路，构成反向导通桥式电路，这个阶段中，同样假设忽略器件的通态，那么当U2过零边正时，输出电压又变为零。
两次触发使得电流大方向并不发生改变，从而使得输出的电流和电压都是在坐标轴的上方，即数值均不为负数，因此达到了整流的效果。
本实验在进行仿真的时候，没有用到续流二极管（其作用是防止在实际运用的1 / 52 / 5 时候发生失控）进行续流，而是用开关对晶闸管VD2进行间接控制，以便看到失控时的仿真效果。
四、 实验步骤与内容：1. 按照原理的实验图在multisim 中进行操作，如图（1）所示；2. 对脉冲信号源V2，V3进行数据的修改，其中V2修改如图（2）所示，V （3）的修改如图（3）所示；3. 修改电感L 的数据和电阻R 的阻值，不断测试数据是否合适仿真，并把电流器和电压器的阻值分别改为11.246Ω和113.82M Ω；4. 把输入的信号源的相角值由0改为36°，以观察此时的波形图；5. 电子元件的数据修改完成后，点击开始仿真，并打图（1） 图（2）图（3）3 / 5开示波器观察示波的波形，适当时候把开关打开，再观察波形；6. 形成报告，分析结果。
单相半控桥式整流电路
一、实验基本内容1.实验名称：单相半控桥整流电路实验2.已知条件：a)工作电路原理图图1 工作原理图b)理想工作波形c)产生失控现象的原因及理论结果对于单相桥式半控整流电路，在正常运行的情况下，如果突然把触发脉冲切断或者将触发延迟角α增大到180°，电路将产生“失控”现象。
失控原因：正在导通的晶闸管的关断必须依赖后续晶闸管的开通，如果后续晶闸管不能导通，则已经导通的晶闸管就无法关断。
失控结果：失控后，一个晶闸管持续导通，两个二极管轮流导通，整流输出电压波形为正弦半波，即半周期为正弦波，另外半周期为零，输出电压平均值恒定。
d)各物理量基本数量关系（感性负载）Ⅰ.输出直流电压平均值U dU d=1π2παsinwtd(wt)=0.9U21+cosα2Ⅱ.负载电流平均值I d=U dR =0.45U2R1+cosα2Ⅲ.流过晶闸管的电流有效值I VTI VT=I VD=π−α2πI dⅣ.流过晶闸管的电流平均值I dVTI dVT=I dVD=π−α2πI dⅤ.变压器二次电流有效值I2I2=1πI d2d(ωt)π+αα=I d=2I VTⅥ.续流二极管电流有效值I VD RI VTR =απI dⅦ.续流二极管电流平均值I dVT RI dVTR =απI d3.实验目标：a)实现控制触发脉冲与晶闸管同步；b)观测单相半控桥在纯阻性负载时的移相控制特点，测量最大移相范围及输入-输出特性；c)观测单相半控桥在阻-感性负载时的输出状态，制造失控现象并讨论解决方案。
二、实验条件1.主要设备仪器a)电力电子及电气传动教学实验台i.型号MCL-Ⅲ型ii.生产厂商浙江大学求是公司b)Tektronix示波器i.型号TDS2012ii.主要参数带宽:100MHz最高采样频率：1GS/sc)数字万用表i.型号GDM-81452.小组人员分工u 2abVT1VT2VD2VD4Ru da)实验主要操作人辅助操作人电流表监控影像记录数据记录b)报告实验基本内容描述实验图片整理实验图片处理实验条件阐述实验过程叙述数据处理电路仿真讨论思考题讨论结果整理实验综合评估报告整合排版三、实验原理1.阻性负载如图所示为带阻性负载时单相桥式半控整流电路。
单相桥式半控整流电路实验报告
单相桥式半控整流电路实验报告单相桥式半控整流电路实验报告引言：在电力系统中，整流电路是一种常见的电力转换器，用于将交流电转换为直流电。
单相桥式半控整流电路是一种常用的整流电路，具有简单、高效、可靠等特点。
本实验旨在通过搭建和测试单相桥式半控整流电路，深入了解其原理和性能。
实验装置和原理：实验中使用的装置包括变压器、整流电路、电阻、电感、电容、开关管等。
变压器用于将交流电源的电压变换为适合整流电路的电压。
整流电路由四个二极管和一个可控硅组成，其中二极管用于实现整流功能，可控硅用于实现半控功能。
电阻、电感和电容用于实现电路的滤波功能，使输出电压更加稳定。
实验步骤和结果：1. 搭建电路：按照实验指导书的要求，将变压器、整流电路、电阻、电容等元件连接起来，并接上交流电源。
确保电路连接正确无误。
2. 测试输出电压：将示波器连接到输出端，调节可控硅触发角度，观察输出电压的变化。
记录不同触发角度下的输出电压值。
3. 测试输出电流：将电流表连接到输出端，调节可控硅触发角度，观察输出电流的变化。
记录不同触发角度下的输出电流值。
4. 测试电路的滤波效果：将示波器连接到滤波电容的两端，观察输出电压的波形变化。
记录不同滤波电容下的输出电压波形。
根据实验结果，我们可以得到以下结论：1. 随着可控硅触发角度的增大，输出电压呈线性增长。
这是因为可控硅的导通时间增加，导致整流电路的导通时间增加，从而输出电压增大。
2. 随着可控硅触发角度的增大，输出电流呈非线性增长。
这是因为可控硅的导通时间增加，导致整流电路的导通时间增加，从而输出电流增大。
但当可控硅触发角度接近90度时，输出电流基本保持不变，因为此时整流电路的导通时间接近整个交流周期，无法进一步增大。
3. 增加滤波电容可以有效减小输出电压的波动，提高输出电压的稳定性。
这是因为滤波电容能够储存电荷，在整流电路导通时间短暂中释放电荷，从而平滑输出电压。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了单相桥式半控整流电路的原理和性能。
单相桥式半控整流电路
五、实验报告
实验目的
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原始记录数据
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实验内容
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绘制曲线
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电路图
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思考题：
简述续流二极管的作用及电感量大小对负载电流的影响？
u2
uo
u2
D4
D2
D1
D3
RL
uo
A
B
+
_
四、实验原理
四、实验原理
01
电阻负载单相半波可控整流电路及其波形
四、实验原理
电阻负载单相桥式半控整流电路的波形
01
五、实验步骤1——操作规范
．在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。 ．在控制电压Uct=0时，接通主电源。然后逐渐增大Uct，使整流电路投入工作。 ．断开整流电路时，应先把Uct降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。 MCL—33的内部脉冲需断开。 接反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁
四、实验步骤2——电阻性负载
调节偏移电压，使当Uct=0时，α=0°或90°； 调节给定电压Ug ，记录五组α, UL , Ui, 观测UL的波形 断开续流二极管，观测UL的波形
Ui
α
UL
1
2
3
4
5
四、实验步骤3——电阻电感性负载
α
UL
1
2
3
4
5
调节偏移电压，使当Uct=0时，α=0°或90°； 调节给定电压Ug ，记录五组α, UL , Ui, 观测UL的波形 断开续流二极管，观测UL的波形
T
RL
u2负半周时电流通路
实验二__单相桥式半控整流电路实验
电力电子技术实验总结报告姓名：学号：专业与班级：电气20 - 班实验名称: 实验二单相桥式半控整流电路实验成绩：日期：20 - -实验二单相桥式半控整流电路实验一、实验目的(1)加深对单相桥式半控整流电路带电阻性、电阻电感性负载时各工作情况的理解。
(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用，学会对实验中出现的问题加以分析和解决。
三、实验线路及原理本实验线路如图3-1所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在DJK03-1挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，触发信号加到共阴极的两个晶闸管，图中的R用D42三相可调电阻，将两个 900Ω接成并联形式，二极管VD1、VD2、VD3及开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验用700mH，直流电压表、电流表从DJK02挂件获得。
图2-1 单相桥式半控整流电路实验线路图四、实验内容(1)单相桥式半控整流电路带电阻性负载。
(2)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关单相桥式半控整流电路的有关内容。
(2)了解续流二极管在单相桥式半控整流电路中的作用。
六、思考题(1)单相桥式半控整流电路在什么情况下会发生失控现象?答：当a突然增大至180度或触发脉冲丢失是，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Ud成为正弦波，即半周期Ud为正弦，另外半周期Ud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，称为失控。
在感性负载下发生失控现象。
需在负载前加并续流电容。
(2)在加续流二极管前后，单相桥式半控整流电路中晶闸管两端的电压波形如何?七、试验数据及波形(1)单相桥式半控整流电路带电阻性负载：记录于下表中。
计算公式: U d = 0.9U2(1+cosα)/2描绘α=600、900时Ud、Uvt的波形。
α=600α=900(2)单相桥式半控整流电路带电阻电感性负载不接续流二极管VD3时，描绘α=600、900时Ud、Uvt的波形α=600 α=900③接上续流二极管VD3，接通主电路，观察不同控制角α时U d 的波形，八、实验报告(1)画出①电阻性负载，②电阻电感性负载时U d/U2=f(α)的曲线。
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实验二单相桥式半控整流电路实验
一．实验目的
1．研究单相桥式半控整流电路在电阻负载，电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
2．熟悉MCL—05组件锯齿波触发电路的工作。
3．进一步掌握双踪示波器在电力电子线路实验中的使用特点与方法。
二．实验线路及原理
见图4-6。
三．实验内容
1．单相桥式半控整流电路供电给电阻性负载。
2．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（带续流二极管）。
3．单相桥式半控整流电路供电给反电势负载（带续流二极管）。
4．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载（断开续流二极管）。
四．实验设备及仪器
1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）
4．MCL—05组件或MCL—05A组件
5．MEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6．MEL—02三相芯式变压器。
7．二踪示波器
8．万用电表
五．注意事项
1．实验前必须先了解晶闸管的电流额定值（本装置为5A），并根据额定值与整流电路
形式计算出负载电阻的最小允许值。
2．为保护整流元件不受损坏，晶闸管整流电路的正确操作步骤
（1）在主电路不接通电源时，调试触发电路，使之正常工作。
（2）在控制电压U ct =0时，接通主电源。
然后逐渐增大U ct ，使整流电路投入工作。
（3）断开整流电路时，应先把U ct 降到零，使整流电路无输出，然后切断总电源。
3．注意示波器的使用。
4．MCL —33（或MCL —53组件）的内部脉冲需断开。
5．接反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁
六．实验方法
1．将MCL —05（或MCL —05A ，以下均同）面板左上角的同步电压输入接MCL —18的U 、V 输出端（如您选购的产品为MCL —Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U 、V 输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压U uv =220v ，并打开MCL —05面板右下角的电源开关。
观察MCL —05锯齿波触发电路中各点波形是否正确，确定其输出脉冲可调的移相范围。
并调节偏移电阻RP2，使U ct =0时，α=150°。
注意观察波形时，须断开MEL-02和MCL-33（或MCL —53组件）的连接线。
注：如您选购的产品为MCL —Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。
以下均同
2．单相桥式晶闸管半控整流电路供电给电阻性负载：
连接MEL-02和MCL-33（或MCL —53组件）。
（a ）把开关S2合向左侧连上负载电阻Rd （可选择900Ω电阻并联，最大电流为0.8A ），并调节电阻负载至最大。
MCL-18（或MCL —Ⅲ型主控制屏，以下均同）的给定电位器RP1逆时针调到底，使U ct =0。
三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源，调节主控制屏输出U uv =220V 。
调节MCL-18的给定电位器RP1，使α=90°，测取此时整流电路的输出电压U d =f （t ），输出电流i d =f （t ）以及晶闸管端电压U VT =f （t ）波形，并测定交流输入电压U 2、整流输出电压U d ，验证
2cos 19.02α+=U U d 。
若输出电压的波形不对称，可分别调整锯齿波触发电路中RP1，RP3电位器。
（b ）采用类似方法，分别测取α=60°，α=30°时的U d 、i d 、U vt 波形。
3．单相桥式半控整流电路供电给电阻—电感性负载
（a ）把开关S1合向左侧接上续流二极管，把开关S2合向右侧接上平波电抗器，短接直流电动机电枢绕组A1A2。
MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使U ct =0。
三相调压器逆时针调到底，合上主电源，调节主控制屏输出使U uv =220V 。
（b）调节U ct，使α=90°，测取输出电压U d=f（t），电感上的电流i L=f（t），整流电路输出电流i d=f（t）以及续流二极管电流i VD=f（t）波形，并分析三者的关系。
调节电阻R d，观察i d波形如何变化，注意防止过流。
（c）调节U ct，使α分别等于60°、90°时，测取U d，i L，i d，i VD波形。
（d）断开续流二极管，观察U d=f（t），i d=f（t）。
突然切断触发电路，观察失控现象并记录U d波形。
若不发生失控现象，可调节电阻R d。
4．单相桥式半控整流电路接反电势负载
(1).断开主电路，改接直流电动机作为反电势负载（断开直流电动机电枢绕组A1A2的短接线。
）
短接平波电抗器，短接负载电阻Rd。
MCL-18的给定电位器RP1逆时针调到底，使U ct=0。
，合上主电源，调节主控制屏输出使U uv=220V。
调节U ct，用示波器观察并记录不同 角时输出电压U d、电流i d及电动机电枢两端电压u M的波形，记录相应的U2和U d的波形。
（可测取α=60°，90°两点）。
(2).断开平波电抗器的短接线，接上平波电抗器（L=700mH），重复以上实验并加以记录。
七．实验报告
1．绘出单相桥式半控整流电路供电给电阻负载，电阻—电感性负载情况下，当α=90°时的U d、U VT波形图。
七、实验总结
在可控整流电路中，两个整流二极管VD2、VD4既起到整流作用，又起到续流作用。
电阻电感性负载时，无论接或不接续流二极管，输出直流电压Ud的波形均与接电阻性负载时的直流电压波形相同。
实验中,根据VT1上的电压波形确定移相控制角α的度数，因此误差较大。
从实验波形中可见续流二极管的作用。
在整流桥接电阻电感性负载、不接续流二极管时，如晶闸管VT3的触发脉冲消失，VT3始终不导通，则输出电压ud失控。
当接上续流二极管后，ud的失控现象消失。