单相桥式全控整流电路.docx
单相桥式全控整流电路功率因数
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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
◆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。
2.1.5 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)
ωt 2
ωt
α
Id
id
i2 u1 u2
iT2,3
ωt
Id
VT1
VT3
L
u T1
ωt
ud
R
VT2 VT4
u 2 (i2 )
ωt
u2 i2
Id
ωt
图2-10
2、工作原理 、
1）在u2正半波的（0~α）区间： ） 正半波的（ ）区间： 晶闸管VT 承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。 晶闸管 1、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～ 区间由于电感释放 假设电路已工作在稳定状态，则在 ～α区间由于电感释放 能量，晶闸管VT 维持导通。 能量，晶闸管 2、VT3维持导通。 2）在u2正半波的 ） 正半波的ωt=α时刻及以后： 时刻及以后： 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 的二次绕组→a流通 ， 此时 流通， 的二次绕组 流通 负载上有输出电压（ 和电流。 负载上有输出电压（ud=u2）和电流。电源电压反向加到晶 闸管VT 使其承受反压而处于关断状态。 闸管 2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
3、 基本数量关系 、 1）输出电压平均值 d ）输出电压平均值U
1 Ud = π
∫
π +α
α
2U 2 sin ωtd (ωt )
2 2U 2 = cos α = 0.9U 2 cos α π
2）输出电流平均值Id ）输出电流平均值
Ud Id = R
3）晶闸管的电流平均值IdT 由于晶闸管轮流导电， 由于晶闸管轮流导电，所以流过每个晶闸管的平 均电流只有负载上平均电流的一半。 均电流只有负载上平均电流的一半。
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
1单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验报告.doc
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实验时间：2012/10/19实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告电气工程及其自学院：自动化学院专业：班级：成绩：动化姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：10/19指导教师签名：预习情况操作情况考勤情况数据处理情况实验（一）项目名称：单相桥式全控整流及有源逆变电路实验1.实验目的和要求(1)加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
(2)研究单相桥式变流电路整流的全过程。
(3)研究单相桥式变流电路逆变的全过程，掌握实现有源逆变的条件。
(4)掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。
2.实验原理图 3-8 为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用 D42三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗Ld用DJK02面板上的700mH，直流电压、电流表均在DJK02面板上。
触发电路采用DJK03-1组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图3-9为单相桥式有源逆变原理图，三相电源经三相不控整流，得到一个上负下正的直流电源，供逆变桥路使用，逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。
“三相不控整流” 是 DJK10 上的一个模块，其“心式变压器”在此做为升压变压器用，从晶闸管逆变出的电压接“心式变压器”的中压端 Am 、Bum ，返回电网的电压从其高压端 A 、 B输出，为了避免输出的逆变电压过高而损坏心式变压器，故将变压器接成Y/Y 接法。
图中的电阻R、电抗Ld 和触发电路与整流所用相同。
有关实现有源逆变的必要条件等内容可参见电力电子技术教材的有关内容。
3.主要仪器设备序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出” ，“励磁电源”等几个模块。
2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管” ，以及“电感”等几个模块。
单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示图1.单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）1.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载）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O 〜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ω t=α时刻及以后：在ω t=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（ud=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。
3） 在u2负半波的（π ~ π + α）区间：当ω t=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管 VT1、VT4继续导通。
1.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻 -感性负载）单相桥式全控整流电路用四个晶闸管, 接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）I!*-■\U/-1-kγ叫OO：Ow...0f ∣2√*-(b}≡r∣√在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关 断状态。
4）在u2负半波的ω t=π +α时刻及以后：在ω t=π + α处触发晶闸管 VT2、VT3使其导通，电流沿 b →VT3→L →R → VT2→a →Tr 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上， 负载上有输出电压（Ud=-U2）和电流。
此时电源电压反向加到 VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。
晶闸管 VT2、VT3 一直要导通到下一周期ω t=2 π +α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（阻-感性负载）单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）仿真电路图如图2所示：图2单相双半波可控整流电路仿真模型（阻-感性负载）興朋rgui—B∣÷ FtJιIU lPUIHTfrIflηi pr1 ⅛B -∣S ,T⅛∏Ftor2电源参数，频率50hz,电压100v ,如图3⅞⅛ BIQCk Parameter5： AC VoItage SOUrCe AC Voltage SOUrCe (mask) CIink)Ideal S l innSOidaI AC VOlt age SIDUrCe-图3.单相桥式全控整流电路电源参数设置VT1,VT4脉冲参数，振幅3V ,周期0.02,占空比10%,时相延迟α /360*0.02， 如图4图4.单相桥式全控整流电路脉冲参数设置ApplyCancelHe ：IPVT2,VT3脉冲参数，振幅3V,周期0.02,占空比10%,时相延迟（α+180）/360*0.02,如图5⅝∣ Source BloCk Parameters: PUISe Generator2图5.单相桥式全控整流电路脉冲参数设置1.4单相桥式全控整流电路仿真参数设置（阻-感性负载）设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
单相相控整流电路(桥L)
在实际运行中，当突然把控制角 增 大到180°以上或突然切断触发电路 时，会发生正在导通的晶闸管一直导 通两个二极管轮导通的失控现象。此 时触发信号对输出电压失去了控制作 用，失控在使用中是不允许的，为了 消除失控，带电感性负载的半控桥式 整流电路还需加接续流二极管Ｄ。
2 2
(0°≤α ≤90°)
U 2 cos 0.9U 2 cos
2）整流输出电压有效值为
3）晶闸管承受的最大正反向电压为 2 U2。
U 1
( 2U 2 sint ) 2 d (t ) U 2
4）在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通， 变压器次级中的电流是正负对称的方波，电流的平均值Id和 有效值I相等，其波形系数为１。
1.3.3.1 单相全控桥式相控整流电路 二．大电感负载
1、工作原理分析：
பைடு நூலகம்id
0 iT1.4
ωt ωt ωt ωt
iT2.3 i2
0
0 0
电路控制角的移相范围为0～π/2
uT1
2．大电感负载参数计算：
1）在电流连续的情况下整流输出电压的平均值为
Ud
1
2U 2 sintd (t )
加续流管时
三．反电势负载工作原理
反电动势负载：对于可控整流电路来说，被充电的蓄电池、 电容器、正在运行的直流电动机的电枢（电枢旋转时产生 感应电动势E）等本身是一个直流电压的负载。 ud E ud E i d Rd id Rd
单相桥式全控整流电路实验
单相桥式全控整流电路实验一、实验目的1.加深理解单相桥式全控整流及逆变电路的工作原理。
2.研究单相桥式变流电路整流的全过程。
二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 PE01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2 PE-11三相可控整流电路该挂件包含“晶闸管”3 PE-12 晶闸管触发电路该挂件包含“锯齿波同步触发电路”模块。
4 PE-25实验元器件该挂件包含“二极管”5 PE-43变压器、可调电阻模块6 双踪示波器自备7 万用表自备三、实验线路及原理本实验线路如图所示，两组锯齿波同步移相触发电路均在PE-12挂件上，它们由同一个同步变压器保持与输入的电压同步，锯齿波触发脉冲G1，K1加到VT1的控制极和阴极，锯齿波触发脉冲G4，K4加到VT6控制极和阴极。
锯齿波触发脉冲G2，K2加到VT4的控制极和阴极，锯齿波触发脉冲G3，K3加到VT3控制极和阴极。
，晶闸管主电路的“触发脉冲输入”端的扁平电缆不要接，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图为单相桥式整流带电阻电感性负载，其输出负载R用电源控制屏三相可调电阻器，将两个900Ω接成并联形式，电抗L d用电源控制屏面板上的700mH，直流电压、电流表均在电源控制屏面板上。
触发电路采用PE-12组件挂箱上的“锯齿波同步移相触发电路Ⅰ”和“Ⅱ”。
图2-7 单相桥式整流实验原理图四、实验内容1.单相桥式全控整流电路带电阻负载。
2.单相桥式全控整流电路带电阻电感负载。
五、实验方法1.触发电路的调试将PE01电源控制屏的电源使输出线电压为220V，用两根导线将220V交流电压接到PE-12的“外接220V”端（电源控制屏的“A”用导线接到PE-12挂件的“外接220V”端的下端，电源控制屏的“B”用导线接到PE-12挂件的“外接220V”端的上端），按下“启动”按钮，打开PE-12电源开关，用示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。
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电力电子技术实验报告
实验名称：单相桥式全控整流电路_______ 班级：自动化_________________
组别：第组___________________
分工：
金华职业技术学院信息工程学院
年月日
目录
一．单项全控整流电路电阻负载工作分析..................................................- 1 -
1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 1 -
2.建模…………….............................................................................................- 3 -
3.仿真结果与分析.......................................................................................- 5 -
4.小结…………….............................................................................................- 5 - 二．单项全控整流电路组感负载工作分析..................................................- 6 -
1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 6 -
2.建模……………..............................................................................................- 8 -
3.仿真结果与分析......................................................................................- 10-
4.小结…………….............................................................................................- 10 - 三．单项全控整流电路带反电动势阻感负载工作分析...............................- 11 -
1.电路的结构与工作原理...........................................................................- 11 -
2.建模……………..............................................................................................- 13 -
3.仿真结果与分析........................................................................................- 15 -
4.小结……………..............................................................................................- 15 - 四．总结…………….............................................................................................- 16 -
图索引
图1 单项全控整流电路电阻负载工作分析的电路原理图………………- 1 - 图2 单项全控整流电路电阻负载的PSIM仿真模型…………………… - 3 - 图3 占空比=1/36的单项全控整流电路电阻负载仿真结果……………- 5 - 图4 单项全控整流电路阻感负载工作分析的电路原理图………………- 6 - 图5 单项全控整流电路阻感负载的PSIM仿真模型…………………… - 8 - 图6 占空比=1/36的单项全控整流电路阻感负载仿真结果……………- 10 - 图7 单项全控整流电路带反电动势工作分析的电路原理图……………- 11 - 图8 单项全控整流电路带反电动势的PSIM仿真模型………………….- 13 - 图9 单项全控整流电路带反电动势电路仿真结果………………………- 15 -
一、单相桥式全控整流电路电阻负载工作分析
1.电路的结构与工作原理
1.1电路结构
图1 单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的电路原理图
1.2 工作原理
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。
（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：
触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a 流通，负载上有电压（ud=u2）和电流输出，两者波形相位相同且uT1.4=0。
此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则uT2.3=1/2 u2。
晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。
（3）在u2负半波的（π~π+α）区间：
晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
此时，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。
（4）在u2负半波的ωt=π+α时刻：
触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr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。
此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。
晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。
晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3在对应时刻不断周期性交替导通、关断。
1.3参数设置
输入电压 220 脉冲频率 50 占空比 1/36 电阻 12
.3.1设计要求
（1晶闸管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数；
（2二极管选择：需得到额定电流、额定电压两个参数。
1.3.2参数计算
（1）输出电压平均值
（2）输出电流平均值
2.建模
建模的步骤，（写2-3条）
1按照电路图把器件摆好连接好
2将器件的参数改为要求的参数
3得到单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的PSIM仿真模型
图2 单相桥式全控整流电路阻感负载工作分析的PSIM仿真模型
2.1模型参数设置
a.同步脉冲信号发生器参数。