电力电子技术整流电路
电力电子技术课程设计---三相半波整流电路
11 三相半波整流电路的负载分析1.1 引言单相整流电路线路简单，价格便宜，制造、调整、维修都比较容易，但其输出的直流电压脉动大，脉动频率低。
又因为它接在三相电网的一相上，当容量较大时易造成三相电网不平衡，因而只用在容量较小的地方。
一般负载功率超过4kw要求直流电压脉动较小时，可以采用三相可控整流电路。
半波整流电路是一种实用的整流电路。
它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。
变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。
图1 半波整流电路变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图所示。
在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。
此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。
这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。
在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。
以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。
不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
图2 正弦波图形1.2 设计任务设计指标：输入电压：三相交流380伏、50赫兹；输出功率：2KW；输出电压：DC110V；用集成电路芯片或分立元件组成触发电路；负载性质：电阻(10Ω)、电阻(10Ω)电感(10mH)。
电力电子技术课后习题答案(第2—5章)
第2章 整流电路2. 2图2-8为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明:晶闸管承受的最大反向电压为22U 2;当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。
以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
①以晶闸管VT2为例。
当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为22U 2。
②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α相同时，对于电阻负载：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；( π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。
对于电感负载： ( α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。
可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。
2.3.单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，L 值极大，当α=︒30时，要求：①作出U d 、I d 、和I 2的波形；②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；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的波形如下图：②输出平均电压Ud 、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为：Ud =0.9U2cosα=0.9×100×cos︒30＝77.97（V）Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.99(A)③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2=1002=141.4(V) -考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2~3)×141.4=283~424(V)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
电力电子技术基础课程设计-三相半波可控整流电路的设计(电阻性负载)
课程设计任务书图1三相半波可控整流电路原理图对于VS1、VS2、VS3，只有在1、2、3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲，该晶闸管才能触发导通，1、2、3点是相邻相电压波形的交点，也是不可控整流的自然换相点。
对三相可控整流而言，控制角α就是从自然换相点算起的。
控制角0<α￡2π/3，导通角0<θ￡2π/3。
晶闸管承受的最大正向电压.承受的最大反向电压：2.1.2负载电压当0 ≤ α ≤ π/6时图2电路输出电压波形在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压Ud，其波形是连续的。
电流波形与电压波形相似，这时，每只晶闸管导通角为120°，负载上电压平均值为：当π/6 < α ≤ 5π/6时图3电路输出电压波形2.2带阻感负载时的工作情况2.2.1原理说明电感性负载由于电感的存在使得电流始终保持连续，所以每只晶闸管导通角为2π/3，输出电压的平均值为：当α=π/2时，Ud =0，因此三相半波整流电感负载时的控制角为0~ π/2正向承受的最大电压为反向承受的最大电压为图4是电路接线图图4阻感负载接线图图5输出电压波形3.设计结果与分析3.1仿真模型根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中，电力电子模块库建立相应的仿真模型如图5图6仿真模型图3.2 仿真参数设置晶闸管参数：I vt=I/√3=0.577I d=0.577×6.04=3.46AI fav=I VT/1.57=2.2A额定值一般取正向电流的1.5-2倍，所以取3.3-4.4A之间的数值。
UFM=URM=2.45U2=245V晶闸管额定电压选值一般为最大承受电压的2-3倍，所以额定电压取值为490-735V之间。
变压器参数计算Ud=100V变压器二次侧采用星形接法，所以变压器二次侧峰值为141.4V变压器一次侧采用三角形接法，因此每相接入电压峰值为380V一次侧电压接电网电压220V电压器变比则约为2.693.3仿真结果U2波形仿真图图7 U2波形仿真图U波形图vt1图8 U vt1波形图波形图Ivt1Ivt图9 I vt1波形图u波形图d图10 u d波形图i波形图d图11 i d波形图设置触发脉冲α分别为0°。
第3章 整流电路part1
可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
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
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
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 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
（3）续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对 桥臂。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。请同学们注意。
整流电路之不可控整流电路_图文
式中，ud(0)为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。 将u2代入并求解得： 而负载电流为：
于是
(3-38) (3-39) (3-40)
(3-41)
2-9
3.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路
则当wt=q时，VD1和VD4关断。将id(q)=0代入式 （3-41），得：
(342)
二极管导通后u2开始向C充电时的ud与二极管关 断后C放电结束时的ud相等，故有下式成立：
1) 电容滤波的不控整流电路其输出电压平均值不是一个定数，它将随着RC 的变化而变化。 电阻R减小(负载电流增大)或电容容量C减小→输出电压降低、电压波动加大。 2) 输出电压平均值的最大值是输出电压瞬时值的峰值，输出电压平均值的 最小值是该电路在电阻负载情况下的输出电压平均值。
输出电压平均值的最大值与最小值在不同电路形式下的值
的时刻“速度相等”恰好发生，则有
（3-50）
由上式可得
电流id 断续和连续的临界条件wRC=
在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，
分界点就是R= /wC。
通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重，因此在轻载时直流侧获得
的充电电流是断续的，重载时是连续的。
a
a
O
wt O
wt
id
id
2) 主要的数量关系
输出电压平均值
空载时，
。
重载时，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。
在设计时根据负载的情况选择电容C值，使
,此
时输出电压为： Ud≈1.2 U2。
（3-46）
电流平均值
输出电流平均值IR为：
二极管电流iD平均值为：
三相全波整流电路原理
三相全波整流电路原理三相全波整流电路是一种常见的电力电子技术，在工业和家庭用电中都有着广泛的应用。
它通过将三相交流电转换为直流电，为电力设备和电子设备提供了稳定的电源。
本文将介绍三相全波整流电路的原理及其工作过程。
三相全波整流电路由三相桥式整流电路组成，每个桥式整流电路由两个二极管和两个晶闸管组成。
在三相交流电输入后，通过晶闸管的控制，可以实现对交流电的整流和调节，从而得到稳定的直流电输出。
整个电路的工作原理可分为以下几个步骤：首先，三相交流电输入到桥式整流电路中，经过变压器降压后，进入整流电路。
在每个桥式整流电路中，两个二极管和两个晶闸管交替导通，将交流电转换为直流电。
其次，晶闸管的触发控制是整个电路中的关键。
当晶闸管触发时，它将导通并改变整流电路的工作状态，从而实现对输出电压的调节。
通过控制晶闸管的触发角，可以实现对输出电压的调整，从而满足不同设备对电源的需求。
最后，经过整流和调节后的直流电输出到负载中，为设备提供稳定的电源。
在实际应用中，通常还会加入滤波电路和稳压电路，以进一步提高输出电压的稳定性和纯度。
三相全波整流电路的原理简单清晰，但在实际应用中需要注意一些关键技术。
例如，晶闸管的选型和触发控制、电路的绝缘和散热设计等都需要仔细考虑。
此外，对于大功率设备，还需要考虑电路的并联和互联等问题，以确保整个系统的稳定性和安全性。
总之，三相全波整流电路作为一种重要的电力电子技术，为工业和家庭用电提供了稳定可靠的电源。
通过对其原理和工作过程的深入理解，可以更好地应用和优化这一技术，实现对电力的高效利用和管理。
电力电子技术第五版第二章答案
电力电子技术第五版课后习题答案第二章 电力电子器件2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：u AK >0且u GK >0。
3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
4. 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m=π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m=πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22mI π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m=41I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m5. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV) =100A 的晶闸管，允许的电流有效值I =157A ，由上题计算结果知a) I m1≈4767.0I≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41 I m3=78.5第三章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0和60时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
单相桥式全控整流电路(带阻感负载)(辽宁工程技术大学电力电子课设,格式完全正确,10分下载即用)
课程设计名称：电力电子技术题目：单相桥式全控整流电路（带阻感负载）专业：班级：姓名：学号：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表在电力电子技术中，单相桥式全控整流电路是单相整流电路中应用较多的电路，本设计是通过利用晶闸管来控制单相桥式全控带阻感负载的整流电路，理解整流电路的工作原理和基本计算方法，设计驱动电路和保护电路。
关键词：电力电子技术；单相桥式；晶闸管；驱动电路；保护电路引言 (1)1 整流电路 (2)1.1 单相半波可控整流电路 (2)1.2 单相全波可控整流电路 (2)1.3 单相桥式半控整流电路 (3)1.4 单相桥式全控整流电路 (3)2 系统总体设计 (5)2.1 系统原理方框图 (5)2.2 主电路设计 (5)2.2.1工作原理分析 (5)2.2.2 参数计算 (6)3 驱动电路的设计 (7)3.1 晶闸管触发电路工作原理 (7)3.2 晶闸管对触发电路的要求 (7)4 保护电路的设计 (8)4.1 过流保护 (8)4.2 过压保护 (8)结论 (10)心得体会 (11)参考文献 (12)辽宁工程技术大学课程设计引言整流电路是电力电子电路中的一种，它的作用是将交流电力变为直流电力供给直流用电设备，如直流电动机，电镀、电解电源，同步发电机励磁，通信系统等，在生产生活中应用十分广泛。
整流电路在不同角度有不同的分类方法，按组成电路的器件分：不可空、半空、全控和高功率PWM四种，按电路结构可分为：半波、全波、桥式三种，按交流输入相数分：单相、三相、多相多重三种，按控制方式分：相控式、PWM控制式两种，按变压器二次测电流方向分：单拍、双拍电路两种。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
单相桥式全控整流电路是单相整流电路中应用较为广泛的整流电路。
单相桥式全控整流电路（带阻感负载）1 整流电路单相整流器的电路形式是多种多样的，整流的结构也是比较多，各有优缺点，因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案：单相半波可控整流电路，单相全波可控整流电路，单相桥式半控整流电路，单相桥式全控整流电路 。
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Kf
I U I0 U0
(sin2)
2
1cos
a
10
例1.某一电热负载，要求直流电压60V，电流30A，采 用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电， 计算晶闸管的导通角及电流有效值。
Ud 0.4U 521c2os
Ud 60V
U2 22V0
cos 26010.21
工作原理与单相桥式不可控类似，只是，在VT1和 VT4导通时，VT2和VT3承受反向电压而截止，VT2和 VT3导通时，VT1和VT4承受反向电压而截止。两组 触发两组触发脉冲相位相差180o。
a
21
③ 单相桥式可控整流电路的输出波形（阻性）
u (i )
u
dd
d
i
d
b)
0
t
u
VT
1,4
c)
0
t
i
2
a
14
⑤ 续流二极管的工作原理：
在电源电压的正半周期，二极管截止，其工作情况与不
接续流二极管时的情况相同
当u2过零变负时，VDR导通，ud为零，VT承受反压关断。
L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程
通常称为续流。
a
15
⑥a) 使用续流二极管后的输出波形：
u2
b) O ud
0.4 5220
78o
18o 07o810o 2
UU2 41 si2 n 2 12.4V 3
RUd 602 Id 30
IU12.43A61 .7A R2
a
11
❖ 2.感性负载与续流二极管 ①电路图； ②工作原理；
在ωt=α时刻触发晶闸管，电压被加到感性负载上。由 于电感存在，负载电流不能突变，所以电流从0开始上升， 达到最大值后，然后开始下降，由于电感的感应电势影 响，尽管电源电压已反向，但晶闸管仍然为正偏，继续 导通。所以在电源负半周的一段时间里，负载电流仍继 续流动，直到感应电动势与电源电压瞬时值相等为止。 此时回路电压为零，负载电流下降到零。
从0到π ，则输出电压平均值从最大值变到零。
这意味着改变控制角 就可以改变输出电压的平
均值，达到可控整流的目的。不控整流是α=0时
的可控整流电路的一种特a 殊情况。
9
由有效值定义，整流输出电压、电流的有效值为：
U 2 1 V m 2s2 i n t d t V 2 m[ 1( s2 2 i n )]
t
IdVT 2 Id
IdVD R 2
Id
a
16
IV.晶闸管与二极管的有效电流分别是
IVT
21 Id 2d(t)
2Id
IVR D Βιβλιοθήκη 2 12Id 2d( t)
2Id
a
17
4.2.1单相桥式（单相全桥）不可控整流电路
❖ 1.电阻负载
①电路图； ②工作原理
a
18
② 工作原理
❖ 单相全桥整流电路中，整流二极管分两组轮流导通， 对角二极管同时导通，同时截止；带中心抽头的全 波整流电路中，两个二极管轮流导通。
a
12
③ 输出波形
u 2
b)
0
t
1
u g
c) 0
u d
d)
0
i d
e) 0
u VT
+
f) 0
a
2 +
t t t t t
13
④ 使用续流二极管的原因
原因：在单相半波可控整流电路中，由于电感存 在，整流输出平均电压变小，特别是在大电感负 载下，输出电压接近于零,且负载电流不连续，为 解决这个问题，只要在负载两端并接一个续流二 极管即可。
a
8
④ 数量关系
定义：从晶闸管本身承受正向电压起到加上触发 脉冲这一角度称为控制角α（触发角）。 在阻性负载条件下，晶闸管导通角度为导通角θ， 显然有θ=π-α 。 当触发角为α时，整流输出电压平均值为：
V 02 1 V m si tnd (t） V 2 m(1 co )s
上式说明Vo与α关系是非线性的。
d)
0
t
a
22
④ 数量关系
由于属于全波整流，因此其输出平均电压为半波整流 的两倍
整流电路
a
1
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路形式可分为半波，全波和桥式。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
a
2
4.1.1单相半波不可控整流电路
❖ 1.电阻负载
is
DR
us=Umsinωt
uo
①电路图； ②工作原理； ③输出波形（电压，电流） ④数量关系： ⑤ 输出电压和电流的
I 0.5U m R
a
4
❖ 2.R-L负载
①电路图； ②输出波形（电压，电流） ③二极管延迟导通的原因
a
5
❖ 二极管延迟导通的原因
交流电源Us的负半周期中，可将Us 看成一个上负下正的直流电源，同时 电感L为了阻止回路中电流i的减小， 会产生一个感应电势VL，其方向为上负下正。
此时加在VD两端的电压为VL-Us，在Us刚刚过零变负的一 小段时间内Us的绝对值较小，则VD主要承受VL提供的正 向电压，所以VD继续导通。随着Us的慢慢变大，当Us的 绝对值大于VL时VD就会承受方向电压而关断。
3.R-C负载（略）
a
6
4.1.2单相半波可控整流电路
❖ 1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；
在电源正半周，晶闸管承受正向阳极电压，处于正向阻 断状态，假定t 时刻发出触发脉冲，则晶闸管从正向 阻断状态进入导通状态，晶闸管一旦被触发，门极失去 控制作用，故触发信号只需一个脉冲电压即可。
a
7
③ 输出波形
c) O id
d) O
i VT
e) O
i VD R f)
O u VT
g) O
t1
Id -
Id +
特点：
I. 感性负载加上续流二极管后
t
其输出平均电压Ud的波形与
阻性负载相同；
t
II. 由于负载电感较大，可把负
载上的输出电流Id近似的看
t
成一个常数；
t III.晶闸管与二极管的平均电 流分别是
t
③ 数量关系
❖ 输出直流电压平均值：
Vo1 Vmsi ntdt2Vm0.63 Vm7 0
④单相全桥与单相全波（带抽头）的区别
a
19
❖ 2.R-L负载
①电路图； ②输出电压波形
输出电压波形是否有反向（二极管是否存在延迟导通的 情况）？
a
20
4.2.2单相桥式可控整流电路
❖ 1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；
平均值和有效值
a
3
❖ 则整流输出电压平均值为：
U 0 T 10 T U 0 td t T 10 T 2 U m s intd t U m 0 .3 1 8 U m
❖ 输出电流平均值为：
I0U R0U R m0.31R 8Um
❖ 由有效值定义，输出电压和电流有效值为：
U T 10T 2U msin t2d tU 2m0.5U m