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教学过程设计：
1、学习任务：晶闸管单相可控整流电路
2、提出要求：
（1）掌握电阻性负载单相半波可控整流电路工作原理； （2）掌握单相半控桥式整流电路工作原理。
知识准备： 【新课导入】
在生产实践中，往往需要直流电源的输出电压可调，用晶闸管组成的可控整流电路，能把交流电变换成大小连续可调的直流电。晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变输出电压的大小，即可控整流。可控整流是实现交流道可变直流之间的转换。晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。
【授课内容】
一、单相半波可控整流电路 1.电路组成
2.工作原理
① 当2v 为正半周时：晶闸管VT 承受正向电压，若此时没有触发电压，则负载L v =
0。
② 当ωt =α时，控制极加有触发电压G V ，晶闸管具备导通条件而导通，正向压降很小，2L v v =。
③ 当α <ωt
< π 时，晶闸管保持导通，负载电压L v 基本上与次级电压
2v 保持相等。
④ 当ωt=π 时，2v = 0，晶闸管自行关断。 ⑤ 当 π <ωt < 2π 时，2v 进入负半周后，晶闸管呈反向阻断状态，负载
电压L v =0。
3.波形图
在此介绍几个术语：
①控制角：在u 2的每个正半周，从晶闸管承受正向电压到加入门极触发电压、使晶闸管开始导通之间的电角度叫做控制角，又称为触发脉冲的移相角，用α表示。
②导通角：在每个正半周内晶闸管导通时间对应图单相半波可控整流的电角度叫做导通角，用θ表示。显然在这里α+θ=π。 ③移相范围：α的变化范围称为移相范围。
很明显，α和π都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期内的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ，可以改变触发脉冲的出现时刻，也就可以改变输出电压的大小，实现了可控整流。
4. 主要参数计算 输出电压的平均值 负载电流平均值
通过晶闸管的平均电流
晶闸管承受的最大电压
L
L
L R U I =
2
cos 1245.0α
+=U U L L
T I I =2
2U U RM =
6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别 2007-2-8 10:36:00文/厂商稿出处：https://www.doczj.com/doc/9917536906.html, 摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：
(1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移
相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30? (1-3) 故合成的网侧线电流
(1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。
单相桥式整流电路由于其优点突出、实用性强，在生活及实践中得到了广泛的应用，它也是中职教材《电子技术基础与技能》的重点内容。本人从事电子专业教学十多年，对该内容的教学想谈谈自己的见解。 一、教材的处理和创新：在“理实一体”和“任务驱动”模式的指导下，将本节内容设置成一个任务：桥式整流电路的搭建与测试，需两课时完成。以手机充电器为载体将该任务分解成识一识、连一连、做一做、测一测四个子任务，以“任务驱动、行动导向”来完成本课任务。 二、教学目标： 1.知识目标：掌握单相桥式整流电路的组成、特点和应用；理解单相桥式整流电路的工作原理。 2.能力目标：会识读桥式整流电路原理图；会根据电路图搭建电路；会用合适的仪器进行测试。 3.情感目标：增强学生专业学习的自信心和求知欲，获得成功的喜悦；培养学生团队协作精神以及严谨、细致、规范的职业素养。 三、教学重点、难点：桥式整流电路的连接规则，搭建并测试桥式整流电路；如何理解桥式整流电路的工作原理。 四、教学策略：主要采用任务驱动、直观演示、体验探究、小跨步教学和对比讨论等教学方法。 五、教学过程： 1.创设情境，引出任务。播放一段视频：一位男士正在家里用手机通话，突然手机没电了，他一脸无奈，但很快他拿出手机充电器插上电源又继续开始通话。看完视频，我结合手机充电器实物（投影展示电路板图片），问：这里面的元器件大家认识吗？我请一位学生说出图中各种元器件的名称，并将该电路的组成器件与之前学过的半波整流电路作一个比较，然后得出该电路有别于半波整流电路，顺理成章地导入新课。 2.任务引导，探索新知。为了降低难度，便于任务的实施，我将任务进行了分解。 （1）识一识。首先，用ppt展示桥式整流电路的电路图，要求学生观察并以大组（六人一大组）为单位讨论四个整流二极管是如何与电源变压器和负载相连的。从“个数”和“极性”两个方面做了引导，四个二极管在与变压器的两个抽头和负载两端相连时，每一头上接了几个二极管？与电源变压器每一抽头相连时，二极管的极性有何特点？与电阻相连时又有何特点？学生们通过观察、讨论得出“两两相连、源反阻同”的连接规则。 （2）连一连。按照实验模板上元器件的位置排布，要求学生以大组为单位讨论后得出连接图，每组派一位代表上台通过实物投影展示并讲解给其他同学听，以达到共同学习、共同进步的目的。 （3）做一做。要求学生按照上面的连接图在实验模板上搭建一个桥式整流电路，这次以两人一小组为单位进行实践操作。电路搭建好之后，我让各组交叉评判改正后接上交流电源，教师检查无误后才通电。这样做是为了让学生养成胆大心细、严谨有序的职业素养，体现安全第一的岗位原则。 （4）测一测。先利用仿真软件演示一下电路与仪器仪表的连接以及示波器上显示的输入输出波形，然后让学生按照学案上的测量要求去进行测试并做好记录。测试完毕后，让学生以大组为单位，交流他们的测试结果，并对比半波整流电路的输出波形，讨论桥式整流电路有哪些优点。 通过实验，学生知道了桥式整流属于全波整流，引导学生产生质疑：为什么桥式整流能把交流电转化成全波脉动直流电？我们能不能用所学的知识来解释这种现象？借助于ppt动画演示，由学生在教师的引导下分析归纳桥式整流电路的工作原理。 3.拓展应用，延伸知识。桥式整流电路由于其电源利用率高、输出电压大、波形脉动小等优点，得到了广泛的应用，可让学生结合生活实际，举例介绍桥式整流电路的几个应用。
1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍 1.1 单相桥式全控整流电路设计方案 1.1.1 设计方案 图1设计方案 1.1.2 整流电路的设计 主电路原理图及其工作波形 图2 主电路原理图及工作波形
主电路原理说明： （1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。 （2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 （3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。 （4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T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。
2 触发电路的设计 2.1 晶闸管触发电路 触发电路在变流装置中所起的基本作用是向晶闸管提供门极电压和门极电流，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。，开始启动A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。 2.1.1 晶闸管触发电路的要求 晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求: (１)触发信号可为直流、交流或脉冲电压。 (２)触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。 (３)触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 (４)触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 (5)、为使并联晶闸管能同时导通，触发电路应能产生强触发脉冲。强触发电流幅值为出发电流的３～５倍左右，脉冲前沿的陡度取为１～２ 晶闸管触发电路应满足下列要求 （1）触发脉冲的宽度应该保证晶闸管的可靠导通，对感性和反电动势负载的变流器采用宽脉冲或脉冲列触发，对变流器的启动，双星型带平衡电抗器电路的触发脉冲应该宽于30°，三相全控桥式电路应小于60°或采用相隔60°的双窄脉冲。 （2）脉冲触发应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3—5倍，脉冲前沿的陡度也要增加。一般需达1-2A/us （3）所提供的触发脉冲不应超过晶闸管门极的电压、电流和额定功率，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。 （4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及主电路的电气隔离。
可控硅整流电路中的波形系数 某一电压(或电流)的有效值与其平均值之比，我们称之为波形系数。在可控硅整流电路中波形系数是个值得注意的问题。为说明这个问题，我们先按图1所示的可控硅半波整流电路做个实验，各元件的型号和参数仅供参考。 先将R值调至最大，接通电源，此时直流电压表指示为零，灯泡不亮。然后慢慢减小R值，电压表读数逐渐增大，灯泡逐渐增亮。我们会发现当直流电压表指示为10伏时，灯泡便达到正常亮度了，这就是说灯泡的功耗已达额定功率了，若再继续增高电压，灯泡就可能烧毁。为什么电压表的读数还远没有达到灯泡的额定电压36伏，而灯泡的功耗却已达到额定功率了呢? 灯光中流过的电流是单向脉动电流，灯泡两端的电压为单向脉动电压，其波形如图2中实线所示。直流电压表的读数是这种脉动电压的平均值，而刁；是它的有效值。其有效值却要比平均值大得多。 根据电工学知识，这种周期性的单向脉动电压的有效值U。乃是瞬时值的平方在一个周期内平均值的算术平方根(均方根值)，即
将不同的Q值代入式(3)，就得到相应的K值，如表一所示。由表一可以看出，当可控硅的移相角由零变到n时，波形系数K值逐渐增大，而且增大的速度越来越快，当。接近，I时，K值将急聚增加(而U和Uo都急聚下降。) 现在再来看看实验结果。据式(2)可算出，当直流电压表指示10伏即U。=10伏时，CO$n=-0．7979，波形系数K~3．57， Uo~35．7伏。Uo己相当接近灯泡的额定电压了，所以灯泡达到正常亮度。
根据同样的道理可算出，当G相同时，在电阻性负载的全波可控整流电路中，输出脉动电压(波形见图3中的实线)系数的1／／2倍。在上述计算中，均忽略了可控硅导通时的正向压降。对其他形式的整流电路以及负载呈电感性时输出电压的波形系数，本文不再赘述。 由上面的分析可知，在用可控硅进一行整流时，直流电压表(或电流表)上L的读数是输出电压(或电流)的平均1K值，不能将读数直接代入公式卜U2 L来计算负载上的功耗，这是因为式中U为负载R，上的电压有效值，即U=Uo。 如欲减小波形系数，使输出出电压有效值接近于平均值，有三条措施可取： (1)尽量减小可控硅的移相角，如Q：o时，则K=I．57(单相半波)： (2)当 负载额定电压比输入交流电压的有效值低得多时，先用变压器降压再进行整 流； (3)尽量采用单向可控整流或三相可控整流电路。如忽视波形系数的影 响，尽管电压表的读数还远未达到负载的额定电压，但仍有可能烧毁电器， 以致造成不应有的损失。这是必须注意的。
电力电子技术课程设计报告题目：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计
目录 第1章绪论 (3) 1.1 电力电子技术的发展 (3) 1.2 电力电子技术的应用 (3) 1.3 电力电子技术课程中的整流电路 (4) 第2章系统方案及主电路设计 (5) 2.1 方案的选择 (5) 2.2 系统流程框图 (6) 2.3 主电路的设计 (7) 2.4 整流电路参数计算 (9) 2.5 晶闸管元件的选择 (10) 第3章驱动电路设计 (12) 3.1 触发电路简介 (12) 3.2 触发电路设计要求 (12) 3.3 集成触发电路TCA785 (13) 3.3.1 TCA785芯片介绍 (13) 3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (17) 第4章保护电路设计 (18) 4.1 过电压保护 (18) 4.2 过电流保护 (19) 4.3 电流上升率di/dt的抑制 (19) 4.4 电压上升率du/dt的抑制 (20) 第5章系统仿真 (21) 5.1 MATLAB主电路仿真 (21) 5.1.1 系统建模与参数设置 (21) 5.1.2 系统仿真结果及分析 (22) 5.2 proteus 触发电路仿真 (26) 设计体会 (28) 参考文献 (29) 附录A 实物图 (30) 附录B 元器件清单 (31)
第1章绪论 1.1 电力电子技术的发展 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。并且，其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。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。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为表的复合型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。 1.2 电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、
电力电子技术课程设计说明书单相半波晶闸管整流电路 院部：电气与信息工程学院 学生姓名：李忠 指导教师：王翠职称副教授 专业：自动化 班级：自本1001班 完成时间：2013年5月20日
摘要 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 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,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。 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。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好课程设计，因而我们进行了此次课程设计。因为整流电路非常重要，所以我此次课程设计做的是单相半波整流电路。 关键字电子学；整流器；开关器件
ABSTRACT Power electronics, and power electronics (Power Electronics). It is mainly on the various power electronic devices, and is composed , and is composed of the power electronic devices of every kind of circuit or device, to complete the transfer and control of electric power. It is not only in power electronics (high voltage, high current) to a branch or electrical engineering, and electrical engineering in a weak (low voltage, low current) to a branch or electronic field, or is a new scientific power combining. Power electronics is across the "electronic", "power" and "control" three areas of an emerging engineering discipline. With the development of science and technology, people on the circuit is also more and more high, due to the need of DC power supply with adjustable size in the actual production, and phase controlled rectifier circuit is simple in structure, convenient control, stable performance, it can be easily obtained in large and medium-sized, small capacity of various DC power, is currently the main method of DC electric energy, has been widely applied. Because the power electronic technology is the technology of power electronic technology and control technology into the traditional, composed of a variety of power conversion circuits to achieve energy and transform and control using semiconductor power switch device, consisting of an integrated discipline. The learning method and electronic technology and control technology has many similarities, so to learn this course we must do a good job in curriculum design, we carried out the curriculum design. Because the rectifier circuit is very important, so I designed a single-phase half-wave rectifier circuit this curriculum. Keywords electronics; rectifier; switching device
授课教案 (2008 年全国骨干教师培训） 课题：桥式单相全波整流电路 单位：天津市塘沽第一职业中专 授课人：张利 时间： 2008-12-1
桥式单相全波整流电路 知识目标： 识记 V L、V2、I V、 I L的关系 能复述桥式全波整流电路的工作原理 掌握桥式整流电路的连接方法并会进行电路故障分析 能力目标： 体验科学探究过程 提高知识迁移能力 能应用桥式全波整流电路解决简单问题 情感目标： 通过引导学生设计新的整流电路，让学生体验学习过程的快乐，保持学习电子线路 课程的热情 重点：发展科学探究能力，桥式全波整流电路的组成及工作原理的理解 难点：桥式全波整流电路的原理的理解和故障分析教 学方法：讲授法启发法质疑法教学用具：计算机 投影仪 教学课时： 2 课时 教学过程： 一、复习回顾 通过大屏幕显示单相半波整流电路和变压器中心抽头单相全波整流电路及波形，提问：单相半波整流电路和变压器中心抽头单相全波整流电路各有何优、缺点？（让学 生通过观测电路图及波形来回答） 1.单相半波整流电路 ( 大屏幕显示 ) (a)电路 有什么优点和缺点？（老师提问，通过学生回答后课件屏幕显示： （优点：电路简单，变压器无抽头。缺点：电源利用率低，输出电压脉动大。）
2.单相全波整流电路 有什么优点和缺点？ （老师提问，通过学生回答后课件屏幕显示： 优点：整流效率高， 输出电压波动小。 缺点：变压器必须有中心抽头， 二极管承受的反向电压高。： （课件屏幕显示） 二、引入新课： 前面我们学习了单相半波整流电路和变压器中心抽头单相全波整流电路，它们各自有其优缺点，在实际应用中比较少用，那么我们能否把二者结合起来设计一种新型的电 路，既可以实现全波整流有可以降低二极管所能承受的反向电压同时还可以将电路结构 简单化充分体现二者的优点呢？这就是我们本节课要学习的另一种整流电路——桥式 单相全波整流电路 三、讲授新课 １．分析其电路组成：（板书） （大屏幕显示桥式单相全波整流电路。） I V V 4V 1 V1v2 I L V 2 V 3 I V V L ２．工作原理分析：（板书）
电力电子课程设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
目录 摘要 (1) 1单相双半波晶闸管整流电路主电路设计 (2) 1.1晶闸管的介绍 (2) 1.1.1晶闸管的结构 (2) 1.1.2晶闸管的工作原理 (2) 1.1.3晶闸管的伏安特性 (4) 1.2总电路的设计 (5) 1.2.1 总电路的原理框图 (5) 1.2.2 主电路原理图 (6) 1.3 相控触发电路设计 (7) 1.3.1 相控触发电路工作原理 (7) 1.3.2相控触发芯片的选择 (8) 1.4保护电路设计 (9) 2电路参数及元件选择 (10) 2.1主电路电路参数计算 (10) 2.2电路元件的选择 (11) 2.2.1整流元件的选择 (11) 2.2.2保护元件的选择 (11) 3 MATLAB仿真 (12) 3.1 MATLAB软件介绍 (12) 3.2系统建模及电路仿真 (12) 3.3系统仿真结果及分析 (15) 4设计总结 (16) 参考文献 (17)
摘要 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。并且，其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。正是因为整流电路有着如此广泛的应用，因此整流电路的研究无论在是从经济角度，还是从科学研究角度上来讲都是很有价值的。本设计正是结合了Matlab仿真软件对单相双半波晶闸管整流电路在阻感负载下进行分析。 关键词：晶闸管，整流电路，Matlab,仿真，阻感负载，相控方式 1
例8.1有一电阻性负载要求0～24V连续可调的直流电压，其最大负载电流，若由交流电网220V供电与用整流变压器降至60V供电，都采用单相 半波可控整流电路，是否都能满足要求？并比较两种方案所选晶闸管的导通角、额定电压、额定电流值以及电源和变压器二次侧的功率因数和对电源的容量要求等有何不同、两种方案哪种更合理（考虑2倍裕量）？ 解（1）采用220V电源直接供电，当时 采用整流变压器降至60V供电，当时 所以只要适当调节角，上述两种方案都能满足输出0～24V直流电压的要求。 （2）采用220V电源直接供电，因为，其中在输出最大 时，，，则计算得， 晶闸管承受的最大电压为 考虑2倍裕量，晶闸管额定电压 由式（8.20）知流过晶闸管的电流有效值是 ，其中，， 则 考虑2倍裕量，则晶闸管额定电流应为
因此，所选晶闸管的额定电压要大于622V，额定电流要大于107A。 电源提供的有功功率 电源的视在功率 电源侧功率因数 （3）采用整流变压器降至60V供电，已知，，由公式可解得 晶闸管承受的最大电压为 考虑２倍裕量，则晶闸管额定电压 流过晶闸管的最大电流有效值是 考虑２倍裕量，则晶闸管额定电流应为
因此，所选晶闸管的额定电压要大于169.8V，额定电流要大于65.5A。 电源提供的有功功率 电源的视在功率 则变压器侧的功率因数 例8.2单相桥式全控整流电路带大电感负载，，，计算当时，输出电压、电流的平均值以及流过晶闸管的电流平均值和有效值 以及流过晶闸管的电流平均值和有效值。若负载两端并接续流二极管，如图8.15所示，则输出电压、电流的平均值又是多少？流过晶闸管和续流二极管的平均值和有效值又是多少？并画出这两种情况下的电压、电流波形。 解（1）不接续流二极管时的电压、电流波形如图8.16（a）所示，由于是大电感负载，故由式（8.36）和式（8.27）可得 因负载电流是由两组晶闸管轮流导通提供的，故由式（8.38）知，流过晶闸管的电流平均值和有效值为
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 (1) 1.3 课题设计要求 (1) 1.4 课题主要内容 (2) 2 主电路设计 (3) 2.1 总体设计思路 (3) 2.2 系统结构框图 (3) 2.3 系统工作原理 (4) 2.4 对触发脉冲的要求 (5) 3 主电路元件选择 (6) 3.1 晶闸管的选型 (6) 4 整流变压器额定参数计算 (8) 4.1 二次相电压U2 (9) 4.2 一次与二次额定电流及容量计算 (13) 5 触发电路的设计 (15) 6 保护电路的设计 (18) 6.1 过电压的产生及过电压保护 (18) 6.2 过电流保护 (19) 7 缓冲电路的设计 (20) 8 总结 (23)
1 绪论 1.1 课题背景 当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展,而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用,直流调速系统是 自动控制系统的主要形式。 由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统(简称KZ—D系统)和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大 提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。 可控硅虽然有许多优点，但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。为了使器件能够可靠地长期运 行，必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施。为此，在 变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护；在直流负载侧并联 电阻和电容构成直流侧过电压保护；在可控硅两端并联电阻和电容构成可 控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过 流保护作用。 随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛。由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电 能10%～40%，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环 节。 1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、 移相控制、脉冲形成和输出。此外，还有双窄脉冲形成环节。同时考虑了 保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型。 1.3 课题设计要求 1、输入交流电源： 2、三相140V f=50Hz 3、直流输出电压：50~150V 5、直流输出电流额定值50A 6、直流输出电流连续的最小值为5A
单相半波整流电路教案 教材分析 在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应用于电工电子技术中。学好本节的内容将为后续课程内容单相全波整流电路、单相桥式整流电路、 教学重点和难点 单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。 （一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程） 师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？ 生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答） 师：是的。充电器直接引入的是市电220V，50H Z的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢？ 生：先降压后变换（少数学生能回答） 换成脉动的低压直流电能--------单相半波整流电路（板书） （一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）（约43分钟） 教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法教学可集中学生的听课注意力） 1：电路结构组成（板书） 2：工作原理（板书） 教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。 教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。 （请学生回答） ②：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析
单相半控桥式晶闸管整流 电路的设计 Prepared on 22 November 2020
课程设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路的设计 （带续流二极管）（阻感负载）学院自动化 专业自动化 班级100...班 姓名 指导教师许湘莲 2012年12月29日
一课程设计的性质和目的 性质：是电气信息专业的必修实践性环节。 目的： 1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力； 2、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； 3、初步掌握电力电子电路的设计方法。 二课程设计的内容: 单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（阻感负载）？ 设计条件： 1、电源电压：交流100V/50Hz 2、输出功率：500W 3、移相范围0o~180o 三课程设计基本要求 1、两人一个题目，按学号组合； 2、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路； 3、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真； 4、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料； 5、通过答辩。
摘要 电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0到180伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管与电力二极管。此外，还要用MATLAB对设计的电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进行分析。 关键词：半控整流晶闸管
上次课内容 1、集成功放及应用。（了解） 2、变压器耦合功放的分析。（理解） 3、功放管的散热。（了解） 4、功率放大器一章习题课。 本次课内容（2学时）（可视学时情况选择讲授或不讲） 第七章 直流电源 §7-1 可控硅及其伏安特性 7-1-1 可控硅的结构和符号 图1 可控硅的结构 全称是硅可控整流元件,又名晶闸管。外形有平面型、螺栓型,还有小型塑封型等几种。图1（a）是常见的螺栓型外形，有三个电极：阳极a、阴极k 和控制极g。图1（b）是可控硅的符号。图1（c）是内部结构示意图。 图1（c）:可控硅由、、、四层 半导体组成。从引出的是阳极a、从引出的 是阴极k、从引出的是控制极g；内部有三个结，分别用、和表示。 7-1-2 可控硅的工作原理 1P 122N P N 1P 2N 2P PN 1J 2J 3J 图2 可控硅工作特点的实验 演示电路如图2（a），阳极a 接电源正极、阴极k 接电源负极；开关S 断开，H 不亮，可控硅不导通。S 闭合，即控制极g 加正向电压，如图2（b），灯H 亮，可控硅导通。可控硅导通后，将S 断开，灯仍亮，如 图2（c），表明可 控硅仍导通，说明 可控硅一旦导通 后，控制极就失去 了控制作用。要关 断可控硅，可去掉正向电压或减小正向电流到可控硅难以维持导通,则可控硅关断。
如可控硅加反向电压，则无论是否加控制极电压，可控硅均不会导通。若控制极加反向电压，则无论可控硅阳极与阴极之间加正向还是反向电压，可控硅均不会导通。 可控硅的工作特点： 1、可控硅导通必须具备两个条件：一是可控硅阳极与阴极间必须接正向电压，二是控制极与阴极之间也要接正向电压； 2、可控硅一旦导通后，控制极即失去控制作用； 3、导通后的可控硅要关断，必须减小其阳极电流使其小于可控硅的维持电流。 H I 图3 可控硅工作原理分析 图3为可控硅的内部结构示意图: 可控硅可以看成由一只NPN 型三极管 与一只PNP 型三极管组成。如仅在阳 极a 和阴极k 之间加上正向电压，由 于三极管发射结无正偏电压而无 法导通。若a、k 间加上正向电压，并 在管的基极g 加上正向电压，使产生基极电流，此电流经管放 大以后，在集电极上产生2T 1T 1 T G I 1T 1T G I 1β的电流，又因为的集电极电流就是的基极电流，所以经过再次放大，在管的集电极电流就达到1T 2T 2T 2T G I 21ββ，而此电流又重新反馈到管作为的基极电流又一次被放大，如此反复下去，与两管之间因为有如此强烈的正反馈，使两只三极管迅速饱和导通，即可控硅阳极a 与阴极k 之间完全导通。以后由于基极上自动维持的正反馈电流，所以即使去掉基极g 上的正向电压，和仍能继续保持饱和导通状态。可控硅导通时，、饱和导通总压降约1V 左右，如果阳、阴极之间正向电压太低，使流过阳极的电流难以维持导通，、就截止，从而可控硅关断。 1T 1T 1T 1T 2T 1T 1T 1T 2T 1T 2T 1T 2T 可控硅控制极的电压、电流比较低（电压只有几伏，电流只有几十至几百毫安），但被控制的器件可以承担很大的电压和通过很大的电流（电压可达几千伏，电流可大到几百安以上）。可控硅是一种可控的单向导电开关，常用于以弱电控制强电的各类电路中。 7-1-3可控硅的主要参数 1、额定正向平均电流 在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之
变频器主电路中的可控整流电路 可控硅，又称为晶闸管。可控硅的意思：可控的硅整流器，与常规整流二极管相比，其整流输出电压是受控的，常与移相或过零触发电路配合，应用于交、直流调压电路。可控硅是在晶体管基础上发展起来的一种集成式半导体器件。单向可控硅的等效原理及测量电路见下图2-13： A K G P N P N K G G K G A 可控硅器件等效及测量电路 可控硅为具有三个PN 结的四层结构，由最外层的P 层、N 层引出两个电极——阳极A 和阴极K ，由中间的P 层引出控制极G 。电路符号好像为一只二极管，但好多一个引出电极——控制极或触发极G 。SCR 或MCR 为英文缩写名称。 从控制原理上可等效为一只PNP 三极管与一只NPN 三极管的连接电路，两管的基极电流和集电极电流互为通路，VT2的Ic 恰为VT1的Ib ，反之，VT1的Ic 也恰为VT2的Ib ，两管的Ic 、Ib 互为作用，具有强烈的正反反馈作用。一旦从G 、K 回路输入NPN 管子的基极电流，由于正反馈作用，两管将迅即进入饱合导通状态。可控硅导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制电流（电压）消失，可控硅仍处于导通状态。控制信号U GK 的作用仅仅是触发可控硅使其导通，导通之后，控制信号便失去控制作用了。控制信号在这里只起到一个“触发”作用，一旦可控硅的导通电流形成，则形成自维持导通条件。 单向可控硅的导通需要两个条件：1、A 、K 之间加正向电压；2、G 、K 之间输入一个正向触发电流信号，无论是直流或脉冲信号。若欲使可控硅关断，也有两个关断条件：1、使正向导通电流值小于其工作维持电流值；2、使A 、K 之间电压反向。 可见，可控硅器件若用于直流电路，一旦为触发信号开通，并保持一定幅度的流通电流的话，则可控硅会一直保持开通状态。除非将电源开断一次，才能使其关断。若用于交流电路，则在其承受正向电压期间，若接受一个触发信号，则一直保持导通，直到电压过零点到来，因无流通电流而自行关断。在承受反向电压期间，即使送入触发信号，可控硅也因A 、K 间电压反向，而处于截止状态。 可控硅器件因工艺上的离散性，其触发电压、触发电流值与导通压降，很难有统一的标
《电力电子技术》课程设计任务书 一、设计课题目 单相双半波晶闸管整流电路设计（纯电阻负载） 二、设计要求 1、单相双半波晶闸管整流电路的设计要求为： 负载为阻性负载. 2、技术要求: (1) 电网供电电压：交流100V/50Hz； (2) 输出功率：500W； (3) 移相范围：0°—180°； 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。 课题设计的主要内容是供电方案的选定，主电路的设计，电路元件的选择，保护电路的选择，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图。 前述 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 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,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机
单相可控硅整流电路 一、实训目的： （1）掌握单结晶体管和可控硅的工作原理； （2）了解单结晶体管触发脉冲产生的原理； （3）了解调压的原理； （4）掌握各工作点的输出波形； （5）掌握输出电压与控制角之间的关系。 二、实训器材： 220V/12V交流变压器两个，示波器一台，数字式万用表一块，桥堆一个，100Ω电阻两个，8V稳压管1个，100KΩ可调电阻一个，10ＫΩ电阻一个，０.１ｕF电容一个，510Ω电阻一个，单结晶体管（BT33）一个，47Ω电阻两个，二极管两个，可控硅两个，12V灯泡一个，万能板一块，烙铁一个，焊锡若干。 三、实训原理： 1、电路分析： 如图所示， 可控硅整流调压电路，有单结晶体管组成的触发电路和单相桥式半控式整流电路组成。在图示的触发电路中，由桥式整流电路输出全波整流电压信号，通过限流电阻R1和稳压管后，稳压管使整流电路的输出电压幅值限制在一定值上，输出一梯形波，提供个RC振荡电路，经电容C充放电后输出一锯齿波形电压信号，该信号又作为单结管的发射极的输入电压信号，从而使单结管输出一系列较窄的尖峰脉冲；主电路工作后，当控制极接受到同步信号时，可控硅的阴阳极在正向电压作用下触发导通。调节充放电回路中的RP，改变控制角a，可
改变导通角b，从而达到调节输出电压的目的。 四、实训步骤： （1）根据原理图，选择合适的元器件。对有极性或有管脚要求的元器件应进行正确的判断，对其他的元件应确认标称参数； （2）按照原理图正确焊接电路； （3）调试触发电路，线路焊好后调节Rp，用示波器观察各工作点的电压波形，直至输出一连续可调的脉冲信号； （4）系统调试，接通主电路，将脉冲信号加入可控硅的控制极，用示波器测试负载两端的电压波形；波形正常后，调节RP，应使灯泡亮度发生变化。 以下是各工作点的的波形图：
可控硅整流器的原理、结构及用途 发布日期：2012-06-08 浏览次数：459 核心提示：可控硅整流器，是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础，以智能数字控 制电路为核心的电源功率控制电器。具有效率高、无机械 可控硅整流器，是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。 晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器(Silicon Controll ed Rectifier——SCR)，以前被简称为可控硅。由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。 可控硅整流器的工作原理 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic 2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G 的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 可控硅整流器的结构 ◆从外形上来看，可控硅整流器也主要有螺栓型和平板型两种封装结构。