单相桥式可控整流电路实验原理

课程设计说明书模板

题目:单相全控桥式晶闸管整流电路的设计

系 、 部： 电气与信息工程学院

学生姓名：

指导教师： 陆秀令 职称 教 授

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气本

完成时间：

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，在电气工程及其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。

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实验和课程设计，因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。

关键词： 电力电子技术；

单相桥式整流电路

整流电路

整流电压的平均值：U0

=1

02sin td( t) 2 0.9U2;

负载电阻中的直流电流（负载电流平均值）：I0=U0/RL=0.9U2/RL;

流过每个二极管的电流相等且等于负载平均电流的一半：ID=U1I0 0.452; 2RL

当D1,3导通时，在理想条件下，D2,4的阴极与a端是等电位点，D2,4的阳极与b端是等电位的点，因此其两端的最高反向工作电压即为交流电压u2的幅值U2m；D2,4导通时同理。二极管承受的最高反向电压：UDRM=U2M

2。这是作为选用二极管的依据。

滤波电路

电容滤波电路：

经电容滤波后的输出电压变得较为平滑，RLC的值越大，输出的波形越平滑，即为滤波效果越好，通常取：RLC 3 5 T/2 (T为交流电网电源的周期)

电容耐压值

Uc>2

负载上的直流电压平均值U0为 U0 1.2U2

滤波电路的两个主要性能指标：

（1） 文波系数：反应滤波的质量，越小滤波越好。

波纹系数=(脉动直流电压有效值/输出直流电压平均值)*100%

（2） 滤波电路的外特性：表明加上滤波电路后，负载的电压与电流的关系。

LC滤波电路：

整流输出的脉动电压，经仅由电容构成的滤波器滤波后，仍然有较大的波纹，为了进一步降

单相桥式整流电路

整流电路

整流电压的平均值：U0

=1

02sin td( t) 2 0.9U2;

负载电阻中的直流电流（负载电流平均值）：I0=U0/RL=0.9U2/RL;

流过每个二极管的电流相等且等于负载平均电流的一半：ID=U1I0 0.452; 2RL

当D1,3导通时，在理想条件下，D2,4的阴极与a端是等电位点，D2,4的阳极与b端是等电位的点，因此其两端的最高反向工作电压即为交流电压u2的幅值U2m；D2,4导通时同理。二极管承受的最高反向电压：UDRM=U2M

2。这是作为选用二极管的依据。

滤波电路

电容滤波电路：

经电容滤波后的输出电压变得较为平滑，RLC的值越大，输出的波形越平滑，即为滤波效果越好，通常取：RLC 3 5 T/2 (T为交流电网电源的周期)

电容耐压值

Uc>2

负载上的直流电压平均值U0为 U0 1.2U2

滤波电路的两个主要性能指标：

（1） 文波系数：反应滤波的质量，越小滤波越好。

波纹系数=(脉动直流电压有效值/输出直流电压平均值)*100%

（2） 滤波电路的外特性：表明加上滤波电路后，负载的电压与电流的关系。

LC滤波电路：

整流输出的脉动电压，经仅由电容构成的滤波器滤波后，仍然有较大的波纹，为了进一步降

《电力电子技术》课程设计任务书

一、设计课题一

单相桥式整流电路设计

二、设计要求

1、单相桥式相控整流的设计要求为：

负载为感性负载,L=600H,R=500欧姆.

2、技术要求:

(1). 电网供电电压为单相220V；

(2). 电网电压波动为+5%－-10%；

(3). 输出电压为0～200V

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

前 言

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。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中

电力电子课程设计单相桥式半控整流电路

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

电力电子课程设计单相桥式半控整流电路

目录

1 设计内容及要求................................................... 1 2 电路的设计及工作原理............................................. 2 3 元器件的选择..................................................... 4

3.1 晶闸管 ..................................................... 4

3.1.1 晶闸管的结构与工作原理................................ 4 3.1.2 晶闸管的选择

实验二 单相桥式全控整流电路实验

一．实验目的

1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。

2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载及电阻-电感性负载下的工作特性。

3．熟悉NMCL-05锯齿波触发电路的工作。

二．实验线路及原理

三．实验内容

1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。 2．单相桥式全控整流电路供电给电阻-电感性负载。

四．实验设备及仪器

1．NMCL-III教学实验台主控制屏 2．NMCL-32主控制屏

3．NMCL-05组件及SMCL-01或NMCL-31 4．MEL-03A组件和NMCL-331多电感组件 5．NMCL-35和NMCL-33组件 6．双踪示波器 7．万用表

五．注意事项

1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱。

2．负载电阻调节需注意。若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。

3．电感的值可根据需要选择并且必须与电阻串联，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。

4．NMCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。同时，需要注意同步电

实验一、单相半波可控整流电路实验

王季诚（20101496）

一、实验目的

（1）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

（2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。

（3）了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。

图3-6 单相半波可控整流电路

四、实验内容

（1）单结晶体管触发电路的调试。

（2）单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。

（3）单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U2= f(α)特性的测定。 （4）单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。

五、预习要求

（1）阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的

中北大学课程设计

说明书

单相双半波可控 整流电路的设计

学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

学生姓名： 闫强 学号： 1205044115 成绩

指导教师： 王忠庆

2015年 1 月

I

中北大学课程设计

任务书

学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 课程设计题目： 起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 学科部副主任：

闫强

计算机与控制工程学院 电气工程及其自动化

学 号： 1205044115

2014~2015 学年第 一 学期

单相双半波可控整流电路的设计 1月 4 日 ~ 1 月 16 日

德怀楼 王忠庆 刘天野

下达任务书日期: 2015 年 1 月 4 日

II

课 程 设 计 任 务 书

1．课程设计教学目的： 1）加深电力电子技术内容的理解。 2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。 2．课程设计的内容和要求（包括原始

中北大学课程设计

说明书

单相双半波可控 整流电路的设计

学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

学生姓名： 闫强 学号： 1205044115 成绩

指导教师： 王忠庆

2015年 1 月

I

中北大学课程设计

任务书

学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 课程设计题目： 起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 学科部副主任：

闫强

计算机与控制工程学院 电气工程及其自动化

学 号： 1205044115

2014~2015 学年第 一 学期

单相双半波可控整流电路的设计 1月 4 日 ~ 1 月 16 日

德怀楼 王忠庆 刘天野

下达任务书日期: 2015 年 1 月 4 日

II

课 程 设 计 任 务 书

1．课程设计教学目的： 1）加深电力电子技术内容的理解。 2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。 2．课程设计的内容和要求（包括原始

第二章 单相可控整流电路

一、单项选择题：

1.单相桥式全控整流纯电阻负载电路,触发角?>0,则输出电压的脉动频率与输入交流电压频率之比为( ) A.1

B.2 C.3 D.4

2..单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( )

A.90° B.120° C.150° D.180° 3.单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( ) A.

2U2 B. 22U2 C.22 U2 D.

6U2

4..单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( )

12U2 D. 6U2 A. 2U2 B.22U2 C. 25.单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是( )

A.0°～90° B.0°～180° C.90°～180°