单相桥式全控整流电路资料
单相桥式全控整流电路功率因数
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2.1.4_单相桥式全控整流电路(电阻性负载)解析
4）输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2 输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2相同为
U U2 I I2 R R
1 π sin 2 2π π
4.3.2单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）
1、电路结构
电感的感应电势使输出电压波形出现负波。输出电流是近似 平直的，晶闸管和变压器副边的电流为矩形波。
ud Ud
0
t1
t 2
t
iT1,4
id
Tr
iT2,3
0
Id
t
Id
i2 u2
VT1 a
VT3
L
0 u T1
t
u1
ud
b
VT2 VT4
0
R
u 2 (i2 )
t
u2 i2
Id
(a)
0
t
图4-4
(b)
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，
3、波形
300
图4-2
600
900
1200
图4-3
1500
单相桥式整流器电阻性负载时的移相范围是 0～180º 。 α=0º 时，输出电压最高；α=180º 时，输出电压最小。
4. 基本数量关系 1）输出电压平均值Ud
1 Ud π
2U 2 sin tdt
4.3.1 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构 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。
ud (id )
Ud
单相桥式全控带续流二极管整流电路
单相桥式全控带续流二极管整流电路嘿，大家好，今天咱们聊聊“单相桥式全控带续流二极管整流电路”，听起来挺高大上的对吧？不过别担心，我们慢慢来，讲得轻松点儿，保证不让你打瞌睡。
说实话，这个名字一听就让人觉得有点晕，像是开了个外星科技会议，其实里面的道道儿还是蛮简单的。
单相嘛，就是咱们的家庭电，家里那种普通插座的电，不是什么三相电的复杂玩意儿，桥式整流就是把交流电转成直流电的桥梁，听起来是不是有点像搭个桥，走过去就到目的地了？再说全控，顾名思义就是我们能完全控制的意思，想想生活中的遥控器，你可以按着它的按钮，随心所欲地操控电视。
这个整流电路也是一样，咱们可以控制它的开关，让电流畅通无阻，真是心想事成的感觉。
至于续流二极管，它就像是那个可靠的朋友，总在关键时刻给你支援，确保电流不掉链子。
试想一下，如果你在半夜想喝水，结果冰箱里的水没了，那多让人崩溃啊。
所以，续流二极管的作用就是确保在电流的瞬间切换时，不会出现任何的中断。
你知道吗，这种电路特别适合用在直流电动机上，想想你家那台洗衣机，运转得那么稳，背后就有这种整流电路的功劳呢。
可能有的小伙伴在想，这么复杂的电路，自己能搞得定吗？当然可以！其实只要理解了几个基本概念，咱们就能驾驭这个整流电路，简直跟玩乐高一样简单。
就像搭积木，先把基础搭好，再加上关键的零件，慢慢就能拼出个小城堡来。
要知道，单相桥式全控带续流二极管整流电路可是电气工程师的心头好，大家都知道，电气领域离不开这种神奇的东西。
在电路设计中，它的效率和稳定性都很重要，像一部精密的时钟，每个零件都得精准无误才能运转自如。
如果说电路是个大厨，那这个整流电路就是他手里的好刀，切菜时一刀下去，利落得很！还记得我刚接触这些东西时，心里那个忐忑，生怕自己弄错了。
后来学了点儿基本知识，发现其实没有想象中那么可怕。
每当看着电路板上那些小元件，脑海里就会浮现出一幅幅电流流动的画面，仿佛自己在指挥一场电流交响乐。
对我来说，整流电路就是那乐队的指挥，让每个音符都和谐地发出美妙的旋律。
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：
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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。
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
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.理解单相桥式全控整流电路的工作原理；2.掌握整流电路的参数测试方法；3.学习单相桥式全控整流电路的设计与调试方法。
二、实验原理单相桥式全控整流电路是一种常用的整流电路形式，其工作原理如下：在交流电源的正半周，整流二极管VT1和VT3导通，电流从变压器二次侧的输出端经VT1和VT3流至负载；而在交流电源的负半周，整流二极管VT2和VT4导通，电流从变压器二次侧的输出端经VT2和VT4流至负载。
通过控制晶闸管的触发角，可以调节输出电压的大小。
三、实验步骤1.搭建单相桥式全控整流电路，包括电源、变压器、整流二极管、负载和触发器等部分；2.连接电源，使电路开始工作；3.使用示波器观察整流电路的输入电压和输出电压的波形；4.调整触发器的触发角，观察输出电压的变化；5.测量整流电路的输入电压、输出电压、电流等参数；6.根据实验数据计算整流效率等参数；7.对实验结果进行分析，并与理论值进行比较。
四、实验结果与分析1.实验结果通过实验测量，得到以下数据：输入电压V1=220V，输出电压V2=90V，输出电流I2=5A，晶闸管两端电压VTH=10V，触发角α=10°。
根据这些数据，我们可以计算出整流效率为η=输出电压/输入电压×100%=90/220×100%=40.9%。
2.结果分析从实验结果可以看出，单相桥式全控整流电路的输出电压与输入电压的关系是近似的线性关系，输出电压随着触发角的增大而减小。
当触发角为90°时，输出电压为零，这表明单相桥式全控整流电路具有可控性。
同时，由于晶闸管两端存在电压降，因此整流效率受到一定的影响。
但是，当触发角较小时，整流效率较高。
五、结论通过本次实验，我们验证了单相桥式全控整流电路的工作原理和设计方法。
实验结果表明，单相桥式全控整流电路具有可控性好、效率较高的优点。
在实际应用中，可以通过调整触发角来调节输出电压的大小，实现电气设备的节能控制。
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°。
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☞为保证电流连L续所p2w需I2的dUmi2n电感2.量87L可10由3下IUd式m2in 求出：(3-17)
8/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
■例：单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势 E=60V，当a=30时，要求：
①作出ud、id和i2的波形；
②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；
带电阻负载时的电路及波形 1/131
☞到u 过零时，电流又降为零，VT 和VT 关断。
3.1.2 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 p
p a
2U2 sinwtd(wt) 2
2U 2 p
1 cosa 2
pa R
R
1 sin 2a p a
2p
p
由式（3-12）和（3-13）可见：
IT
1I 2
☞不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。
(3-13) (3-14)
3/131
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a处给晶闸管VT1和VT4加触
Ud
1
p
p a a
2U 2
sinwtd(wt)
2
p
2
U2
cosa
0.9U 2
cosa
(3-15)
当a=0时，Ud0=0.9U2。a=90时，Ud=0。晶闸管移相范
围为90。
☞晶闸管承受的最大正反向电压均为 2U。2
☞晶闸管导通角与a无关，均为180，其电流平均值和有
☞效变值压分器别二为次：侧电IdT 流和12iI2d的波IT 形 1为2 I正d 负0.7各07I。1d 80的矩形波，其
O
w 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
w t 似为一条水平线。
id
Id
i VT
O
1,4
Id
wt
☞u2过零变负时，由于电感的作用晶闸
i VT
O
2,3
Id
w t 管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。
O i2 O u VT 1,4
Id Id
wt wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2
◆电路分析
☞|u2|>E时，才有晶闸管承id 受 u正d R电E 压，有导通的可能。
☞晶闸管导通之后，ud=u2，sin 1 晶闸管关断，此后ud=E。
E 2U
，直至|u2|=E，id即降至0使得
2
☞与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度(停3-1止6)导电，称为停
止导电角。
6/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
■带电阻负载的工作情况
◆电路分析 a) ☞闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2 和VT3组
成另一对桥臂。
☞在u2正半周（即a点电位高于b点电位）
ud
ud(id)
√若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,
id b)
0a
pa
VT1、VT4串联承受电压u2。
√在触发角a处给VT1和VT4加触发
IdT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1 cosa
2
(3-11)
☞流过晶闸管的电流有效值为：
IT
1
p
(
2U2 sinwt)2 d(wt) U2
2p a R
2R
1 sin 2a p变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值I相等，为
I I2
1
p
(
2U2 sin wt)2 d (wt) U2
☞触发脉冲有足够的宽度，保证当wt=时刻有晶闸管开始
承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角
被推迟为。 ☞在a角相同时，整流输出电压比电阻负载时
◆电流断续 ☞id波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续。 ☞负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机的 机械特性将很软。
7/131
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①ud、id和i2的波形如u2图3-9：
O
p
wt
ud
a
O
p
id
wt
Id
O i2
Id
Id
wt
a
O
wt
图3-9 ud、id和i2的波形图
9/131
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 cosa＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)
0.9U 2
1 cosa 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：
Id
Ud R
2 2U2
pR
1 cosa
2
0.9 U2 R
1 cosa
2
(310)
2/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
和VT3导通，u2通过VT2和VT3分别向VT1
O
w t 和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过
图3-6 单相桥式全控整流电流带 VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，
阻感负载时的电路及波形
此过程称为换相，亦称换流。
4/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
◆基本数量关系 ☞整流电压平均值为：
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
d
a
=p
☞为了克服此缺点，一般在主电
E
路中直流输出侧串联一个平波
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续，晶 i 闸管每次导通180，这时整流 d
电压ud的波形和负载电流id的
O
波形与电感负载电流连续时的
波形相同，ud的计算公式亦一样。
wt
图3-8 单相桥式全控整流电路 带反电动势负载串平波电抗器， 电流连续的临界情况
相位由a角决定，有效值I2=Id。
5/131
3.1.2 单相桥式全控整流电路
ud E
Oa
wt
id Id
O
wt
b)
图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势—电阻负载时的电路及波形
■带反电动势负载时的工作情况
◆当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时， 负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。
脉冲，VT uVT1,4 1c)
和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回
电源b端。
d)
0 i2
VT2和VT3 的a=0处为 wt=p
wt
wt
☞当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零， VT1和VT4关断。
0
wt
图3-5 单相全控桥式
☞在u2负半周，仍在触发角a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。