§1-3单相相控整流电路(桥L)
三相桥式整流
uc-ua =uca
VT5
VT6
uc-ub =ucb
11
三相桥式全控整流电路的特点：
（1)两个SCR同时通形成供电回路，其中共阴极组和共 阳极组各 有一个 SCR导 通， 且不能为 同相的两 个 SCR（否则没有输出）。
（2）对触发脉冲的要求：
按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差 60；
这种共阳极电路接法，对
ud id RL
于螺栓型晶闸管的阳根可 图3-26 三相半波可控整流电路
以共用散热器，使装置结
构简化；但三个触发器的
输出必须彼此绝缘。
6
T
a
n
b
c
Id1
VT 1
VT3
R/2
VT5
L/2
o
L/2
VT 4
VT6
R/2
VT2
Id2
Io
VT1 VT3 VT5 d1
i2a T
n
id
3
3
6U 2
sin td (t)
2.34U 2 1
cos( 3
)
（2）输出电流平均值为 ：Id=Ud /R
22
平均值：
1
IdVT 2
2 3
Id
d
(t)
1 3
Id
有效值：
IVT
1
2
I
2 d
2
3
1 3
Id
(3)晶闸管承受的最大反压：
2 3U2 6U2
（4）当整流变压器采用星形接法，带电感性负载时，变压器二次侧电
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。
第3章3.1单相可控整流电路
（2） ωt1 ～ π: U2为正， VT1和 VT4 由于触发脉冲UG的作用而导通 ， VT2和VT3承受U2 的反向电压， id =U2/R ；
（3） π～ ωt2(π + ωt1) ： U2为负 ，VT2和VT3无触发脉冲截止，VT2 t 和VT3分担U2/2的正向电压，VT1和
VT4分担U2/2 的反向电压, Ud=0;
（3) 当ωL》R时，id不但连续 而且基本上维持不变，电流波 形接近一条直线。
〔注意〕：在考试中，可以直 接用直线表示id。
t
26
带续流二极管单相半波可控整流电路及波形
带续流二极管的定量计算
输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同）
Ud 0.4U 521c2os
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则流过SCR的电流平均值 和有效值分别为：
16
例：有一单相半波可控整流电路，负载电阻为R 10 直接接到
交流电压为220V电源上，如图所示。在控制角 60 时，
求输出电压平均值、输出电流平均值和有效值，并选择晶闸 管元件（考虑两倍裕量）。
17
（二） 带电感负载的工作情况 负载阻抗角Φ＝arctg(ωL/R) ，反映出负载中电
感所占的比重，该角度越大（0~90之间），则 电感量越大。当负载中的感抗ωL和R相比不可 忽略时，称为电感性负载。
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
4
3.1.1 单相半波可控整流电路
掌握内容
1.电路分析前提； 2.课本中的标识符号定义 3.电路模型； 4.不同负载的各类波形分析； 5.重要名词的理解掌握； 6.相关数值计算； 7.元器件选择； 8.习题、例题。
单相整流电路.
单相桥式全控整流电路
带电阻负载时的电路
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和 VT3组成。在实际的电路中，一般都采 用这种标注方法，即上面为 1 、 3 ，下 面为2、4。 带电阻负载时的电路及波形图2-5。其 输出电压波形同半控桥式整流电路。
u (i )
u
d
d
d
i
d
b) 0
t
u
5）按变压器二次侧电流的方向为单向或双向
分为单拍电路和双拍电路 6）按控制方式分类
相控整流电路：采用晶闸管为主要的功率开关器 件，通过控制触发脉冲起始相位来控制输出电压 的大小。电路容量大，控制简单，技术成熟。 PWM整流电路：采用全控器件，使用现代的控制 技术，在工程领域因其优良的性能得到越来越多 的应用。
带续流二极管的单相半波电路基本数 量关系： 输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性 负载相同） 输出直流电流的平均值Id. （和纯阻性 负载相同） 若近似认为id为一条水平线，恒为Id， 则流过 SCR 的电流平均值和有效值分 别为（2-10）
单相半波可控整流电路的特点 特点是线路简单、易调整 但输出电流脉动大，变压器二次侧电 流中含直流分量，造成变压器铁芯直 流磁化 实际上很少应用此种电路
VT
1,4
c) 0 i
2
t
d) 0
t
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
基本数量关系
直流输出电压平均值Ud 在同样的控制角α情况下 ， 输出的平均电压 U d 是 单相半波的两倍； SCR可控移相范围为1800； 属于双拍电路。 直流输出电流平均值Id 和SCR的平均电流idT 由于SCR轮流导电，所以流过每个SCR的平均电 流idT只有负载上平均电流的一半。
第二章 单相可控整流电路
第三节 单相桥式半控整流电路
一、电阻性负载
◆计算公式与全控桥带电阻性负载时一样。
◆不同点：
（1）晶闸管所承受的最大正、反向
电压均为
2U
。
2
（2）流过整流二极管的电流平均值
和有效值与流过晶闸管的电流平均值和
有效值是一样的。即：
I dD
I dT
0.45U 2 R
1 cos
2
（2-30）
ID
IT
Id
Ud Rd
0.45 U 2 1 cos
R2
（2-2）
☞负载上得到的直流输出电压有效值U和电流有效值I分别为：
U
1
2
2
2U 2 sin(t) d (t) U 2
sin 2 2 4
（2-3）
I U U 2 sin 2
（2-13）
第一节 单相半波可控整流电路
二、电感性负载
2. 加续流二极管VDR
☞晶闸管承受的最大正反向电压UTM仍为 2U 2 ；而续流二 极管承受的最大反向电压UDM也为 2U 2 。晶闸管的最大移 相范围仍是0-180°。
◆单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大；转换 效率低；变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直 流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了 设备的容量。——桥式电路。
☞为解决失控现象→并接续流二极管VDR 。加续流二极管 VDR后，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。
图2-12 单相桥式半控整流电路带电感性负载时的失控现象
图2-13 单相桥式半控整流电路带电感性负载 加续流二极管
2U 2
（2-27）
单相整流电路解读
直流负载
电容性负载：整流电路输出端接大电 容滤波后，其负载呈电容性的特点， 即器件刚导通时流过电容很大的充电 电流，电流波形呈尖峰状，易损坏器 件，因此一般不宜在输出端接大电容 器。 反电势负载：整流装置输出端给蓄电 池充电或供直流电动机作电源时，属 反电势负载。其特点是：只有当电源 电压大于反电势时器件才可能导通， 电流波形脉动大。
u b)
2
O u
t
1
t
d
c)
O i
t
d
I d) O i e) O i f) O u g) O
VT VT
d
t
I
d
-
+
t
VD
R
t
t
工作过程和特点
在U2的正半周，VDR承受反向电压，不导通，不 影响电路的正常工作; π ～ 2π 期间，电感L的感应电势（下正上负）使 VDR导通，此时，L释放能量，维持负载电流通过 VDR构成回路，而不通过变压器。称为续流。在 续流期间，VT承受u2的负压而关断，此时Ud=0。 当ωL》R时，id不但连续而且基本上维持不变， 电流波形接近一条直线。
导通角θ ：晶闸管在一个电源周期中处于 通态的电角度称为，用θ 表示。在半波电路 中，θ ＋ ＝ π。 移相：改变触发脉冲出现的时刻，即改变 控制角的大小。 移相控制：控制触发角的大小，使输出整 流平均电压值发生变化。
的移相范围：指触发角 可以变化的角度
范围。改变触发角使输出整流电压平均值从 最大值降到最小值的变化范围。在不同的电 有不同的角度范围。如在单相半波 路中， 电路中， 的移相角度范围是0～π。 相控方式：一种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。
单相相控整流电路的应用
单相相控整流电路的应用单相相控整流电路的应用随着现代技术的不断发展，单相相控整流电路已经成为了常见的电子电路之一。
这种电路主要是通过控制半导体开关元件的导通时间来实现对电源电压的调节。
相较于传统的整流电路，相控整流电路不仅具有更加准确和稳定的电源输出特性，而且也可以应用于许多不同领域的技术设备中。
下面，我们将会详细介绍单相相控整流电路的应用以及其在不同设备中的作用。
一、单相相控整流电路的基本工作原理在介绍单相相控整流电路的应用之前，让我们先来了解一下这种电路的基本工作原理。
单相相控整流电路主要由两个部分组成：整流桥和相控电路。
整流桥是由四个可控的半导体元件组成，能够实现交流电到直流电的转换。
而控制电路则通过检测电源电压，控制半导体元件的导通时间，从而实现对整流电路输出电压的调节。
二、单相相控整流电路的应用1、电力电子调节器单相相控整流电路可以应用于电力电子调节器中。
这种调节器由交流电源、单相半波整流电路、交流过滤器、可调变压器以及直流负载组成。
电力电子调节器可以对交流电进行整流和平滑，实现调节输出电压的功能。
这种调节器已经广泛应用于电力系统调节中，可以实现电流、电压和功率的控制。
2、光伏逆变器单相相控整流电路还可以应用于光伏逆变器中。
光伏逆变器能够将太阳能板产生的直流电转换成为交流电，并将其送回电网。
光伏逆变器由整流模块、过滤器、逆变模块以及控制电路组成。
其中，整流模块使用单相相控整流电路，能够将太阳能板收集到的交流电转换为直流电，并保证电路的输出电压稳定。
3、交流调光器单相相控整流电路还可以应用于交流调光器中。
在传统的交流调光器中，常使用三角型调制电路或方波调制电路对电源电压进行调节。
但是这种调制方式会引起电容滤波器的谐波产生，从而影响电灯的寿命。
单相相控整流电路则通过减小谐波的产生，能够实现更加平滑的调光效果。
4、电动机调速器单相相控整流电路还可以应用于电动机调速器中。
电动机调速器是一种常见的电气控制设备，能够通过对电机输入电压的控制来实现对电机转速的调节。
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。
单相桥式可控整流电路设计
第1章 方案的选择1.1 主要元器件说明1.1.1晶闸管的选取：① 额定电压U Tn晶闸管的额定电压 {}RRM D RM Tn U U U ,min =U Tn ≥（2～3）U TM （1.1）U TM ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压晶闸管承受最大电压为V V U U TM 1.3322222=⨯==考虑到2~3倍裕量..取80V .② 额定电流I T(AV)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值。
Ⅱ、 选择时考虑（1.5～2）倍的安全余量。
即I Tn ＝1.57.. I T(AV) ＝（1.5～2）I TMI T(A V)≥(1.5～2)57.1ITM（1.2）因为 ,则晶闸管的额定电流为()AV T I =9A(输出电流的有效值为最小值..所以该额定电流也为最小值)考虑到1.5~2倍裕量,取18A.即晶闸管的额定电流至少应大于18A.1.1.2 变压器的选取根据参数计算可知：变压器应选变比为10。
1.2 整流电路方案1：单相桥式半控整流电路图1.1 单相桥式半控整流电路d d TM 707.021I I I ==对每个导电回路进行控制..相对于全控桥而言少了一个控制器件..用二极管代替..有利于降低损耗！如果不加续流二极管..当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时..由于电感储能不经变压器二次绕组释放..只是消耗在负载电阻上..会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况..这使ud成为正弦半波..即半周期ud为正弦..另外半周期为ud为零..其平均值保持稳定..相当于单相半波不可控整流电路时的波形..即为失控。
所以必须加续流二极管..以免发生失控现象。
方案2：单相桥式全控整流电路图1.2 单相桥式全控整流电路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。
变压器二次绕组中..正负两个半周电流方向相反且波形对称..平均值为零..即直流分量为零..不存在变压器直流磁化问题..变压器的利用率也高。
相控整流电路
第2章 相控整流电路
2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 2.4 有源逆变电路 2.5 电容滤波的不可控整流电路 2.6 整流电路的谐波和功率因数 2.7 其他可控整流电路
本章小结
4
2.1 单相可控整流电路
2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式可控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路
变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流有效值相等：
I I21 (2 R U 2sit) n 2 d (t) U R 2 2 1s2 in
I VT
1I 2
变压器无直流磁化问题
晶闸管在工作中可能承受的最大正向电压、反向电压 分别为0.5电源电压的峰值、电源电压的峰值
22
IdU Rd 0.45U R21c2os
IUU2 RR
2s4in2
晶闸管在工作中可能承受的最大正、反向电压为电源 电压的峰值
23
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
IdVT2 Id
IVT 2 1 Id 2d(t) 2 Id
IdVDR 2 Id
IVR D 21 2Id 2d(t)2 Id
24
单相半波可控整流电路的特点
• 简单，但输出脉动大。交流回路中含有直 流分量，造成换流变压器铁芯饱和，设备 利用率下降。
• 分析该电路的主要目的在于利用其简单易 学的特点，建立起整流电路的基本概念。
阻感负载的特点
t
电感对电流变化有抗拒 t 作用，使流过电感的电
流不发生突变。
t
t
t
14
当VT处于通态时，如下方程成立：
LdditdRdi 2U2si nt 初始条件：ωt= ，id=0。
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1、工作原理分析： 、工作原理分析：
id
0 iT1.4 0 iT2.3
ωt ωt ωt ωt
i2
0 0
电路控制角的移相范围为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： 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
在实际运行中， 在实际运行中，当突然把控制角 增 大到180 180° 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。 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 失控在使用中是不允许的， 用，失控在使用中是不允许的，为了 消除失控， 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。 整流电路还需加接续流二极管Ｄ。
θT IT = Id = 2π π 1 Id = Id 2π 2
6）结论： 结论： 单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小， 单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因 数高，变压器次级中电流为两个等大反向的半波， 数高，变压器次级中电流为两个等大反向的半波，没有直流 磁化问题，变压器的利用率高。 磁化问题，变压器的利用率高。 在大电感负载情况下， 接近π/2 π/2时 在大电感负载情况下，α接近π/2时，输出电压的平 均值接近于零，负载上的电压太小。且理想的大电感负载是 均值接近于零，负载上的电压太小。 不存在的，故实际电流波形不可能是一条直线， 不存在的，故实际电流波形不可能是一条直线，
Ud =
π ∫α
1
π +α
2U 2 sin ωtd (ωt ) =
2 2
π (0°≤α≤90° (0°≤α≤90°)
U 2 cos α 2 π ∫α 3）晶闸管承受的最大正反向电压为 2 U2。
U =
1
π +α
( 2U
sin ω t ) 2 d ( ω t ) = U
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、 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。 感应电动势E）等本身是一个直流电压的负载。 ud − E u d = E + i d Rd id = Rd
三．反电势负载工作原理
导电角θ 整流电流波形出现断流。 导电角 θ＜ π 时 ， 整流电流波形出现断流。 图中的 为停止导电角。也就是说与电阻负载时相比， δ为停止导电角。也就是说与电阻负载时相比， 晶闸 管提前了δ电角度停止导电。 管提前了δ电角度停止导电。
δ = arcsin
E 2U 2
α＜δ时，若触发脉 冲到来， 冲到来，晶闸管因承受负 电压不可能导通。 电压不可能导通。为了使 晶闸管可靠导通， 晶闸管可靠导通，要求触 发脉冲有足够的宽度， 发脉冲有足够的宽度，保 证当 ωt = δ 时刻晶闸 管开始承受正电压时， 管开始承受正电压时，触 发脉冲仍然存在。 发脉冲仍然存在。这样就 要求触发角α≥δ α≥δ。 要求触发角α≥δ。
2
4）在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通， 在一个周期内每组晶闸管各导通180° 两组轮流导通， 180 变压器次级中的电流是正负对称的方波，电流的平均值I 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 有效值I相等，其波形系数为１。
5）在电流连续的情况下整流输出电压的平均值为 θ 1 π I dT = T I d = Id = Id 2π 2π 2
1.3.3.2 单相半控桥式整流电路
1．大电感负载时的工作情况
工作特点： 工作特点： 晶闸管在触发时刻被迫 换流， 换流，二极管则在电源电 压过零时自然换流； 压过零时自然换流；由于 自然续流的作用， 自然续流的作用，整流输 出电压u 出电压ud的波形没有负半 波的部分， 波的部分，与全控桥电路 带电阻性负载相同。 带电阻性负载相同。 α的移相范围为0～ 180° 180°，
续流二极管的作用： 续流二极管的作用： 消除失控