1、單相半波整流電路的設計摘 要本文主要進行了單相半波整流電路的設計。單相半波整流電流電路的特點是簡單，但輸出脈動大，變壓器二次電流中含有直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器鐵心不飽和，需增大鐵心面積，增大了設備的容量。實際上很少應用此種電路。分析該電路的主要目的在于利用其簡單易學的特點，建立起整流電路的基本概念。晶閘管不同于整流二極管，它的導通是可控的。可控整流電路的作用就是把交流電變換為電壓值可以調節的直流電。在充分理解單相半波整流電路工作原理的基礎上，本文設計出了單相半波整流電路帶電阻負載、電感負載、阻感負載時的電路原理圖，并對其中的相關參數進行了計算，仿真波形對比發現結果正確。關鍵

2、詞：晶閘管，整流，觸發目 錄摘要1 課題背景11.1選題背景11.2參數選擇12 單相半波整流電路的設計22.1 單相半波整流電路（電阻負載）22.1.1 工作原理和電路特點（電阻負載）22.1.2 電路原理圖（電阻負載）22.1.3 參數計算（電阻負載）22.1.4 仿真波形（電阻負載）32.1.5 結論（電阻負載）62.2單相半波整流電路（電感負載）72.2.1 工作原理（電感負載）72.2.3 仿真波形（電感負載）82.3 單相半波整流電路（阻感負載）102.3.1 工作原理（阻感負載）102.3.2 電路原理圖（阻感負載）102.3.3 參數計算（阻感負載）112.3.4 仿真波形（阻

3、感負載）11致 16參 考 文 獻171 課題背景1.1 選題意義電力電子技術是以電力、電能為研究對象的電子技術，又稱電力電子學（Power Electronics）。它主要研究各種電力電子半導體器件，以及由這些電力電子器件所構成的各式各樣的電路或設置，以完成對電能的變換和控制。電力電子學是橫跨“電子”“電力”“控制”三個領域的一個新興工程技術學科。由于電力電子技術是將電子技術和控制技術引入傳統的電力技術領域，利用半導體電力開關器件組成各種電力變換電路實現電能的變換和控制，而構成的一門完整的學科。故其學習方法與電子技術和控制技術有很多的相似之處。單相半波整流電路是一種相對重要的整流電路，把交流

4、電能轉換成直流電能的一種整流電路。它可以應用到很多的地方，在許多的元器件中都有用到，圍廣泛。在充分理解單相半波整流電路工作原理的基礎上，設計出單相半波整流電路帶電阻負載、電感負載、阻感負載時的電路原理圖，使用PSIM軟件對所設計的電路帶不同負載的情況下晶閘管取三個不同的觸發角（要求900，=900和900各取一個角度）進行仿真，分別獲得Ud、Id、UVT、IVT、I2波形，并對所給出的角度計算上述數值。1.2 參數選擇脈沖參數：導通角=60º，90º，120º電源：,電阻：,電感:頻率:2 單相半波整流電路的設計2.1 單相半波整流電路（電阻負載）2.1.1 工作

5、原理和電路特點（電阻負載）工作原理：在變壓器二次繞組兩端串接一個電阻和一個晶閘管。在晶閘管VT處于斷態時，電路中無電流負載電阻兩端電壓為零。全部施加于VT兩端。如在正半周VT承受陽極電壓期間的時刻給VT門極加觸發脈沖，則VT開通。忽略晶閘管通態電壓，則直流輸出電壓瞬時值與相等。至wt=即降為零時，電路中電流亦降至零，VT關斷，之后、均為零。 電路特點：接線簡單，使用的整流元件少，但輸出的電壓低、脈動大、效率也低。2.1.2 電路原理圖（電阻負載）圖2-1 單相半波整流電路原理圖（電阻負載）2.1.3 參數計算（電阻負載）觸發角：移相圍為0º180º導通角：=180º

6、;-輸出電壓平均值（2-1）輸出電流平均值（2-2）負載電流平均值（2-3）晶閘管電流有效值 （2-4）2.1.4 仿真波形（電阻負載）以下波形依次為、的波形（a）導通角=60º時，由下式 得 得 圖2-2 =60º時單相半波整流電路波形（電阻負載） （b） 導通角=90º時， 由下式 得 由 得 圖2-3 =90º時單相半波整流電路波形（電阻負載）(c) 導通角=120º時，由下式得由得圖2-4 =120º時單相半波整流電路波形（電阻負載）2.1.5 結論（電阻負載）(a) 在電源電壓正半波（0區間），晶閘管承受正向電壓，在處觸發晶

7、閘管，晶閘管開始導通，形成負載電流，負載上有輸出電壓和電流。  （b） 在時刻，電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關斷，負載電流為0。(c) 在電源電壓負半波（區間），晶閘管承受反向電壓而處于關斷狀態，負載上沒有輸出電壓，負載電流為0。直到電壓電源的下個周期的正半波，脈沖在處又觸發晶閘管，晶閘管再次被觸發導通，輸出電壓和電流有加在負載上，如此不斷反復。2.2單相半波整流電路（電感負載）2.2.1 工作原理（電感負載） 當負載為點電感性負載時，此時因為負載電感的感生電動勢作用，晶閘管前電壓為負值的時候,電流不一定為零，有可能繼續為正電流導通。此時負載電壓比晶閘管前電壓更負（差值

8、等于整流管正向壓降）。此時，因為電壓為負，所以電流在下降過程中,等電流減到零的瞬間，晶閘管才截止。2.2.2 電路原理圖（電感負載）圖2-5 單相半波整流電路原理圖（電感負載）2.2.3 仿真波形（電感負載）以下波形依次為、的波形(1) 導通角=60º時，圖2-6 =60º時單相半波整流電路波形（電感負載）(2) 導通角=90º時，圖2-7 =90º時單相半波整流電路波形（電感負載）(3) 導通角=120º時，圖2-8 =120º時單相半波整流電路波形（電感負載）2.3 單相半波整流電路（阻感負載）2.3.1 工作原理（阻感負載）（a

9、） 在期間：晶閘管陽-陰極間的電壓大于零，此時沒有觸發信號，晶閘管處于正向關斷狀態，輸出電壓、電流都等于零。 （b） 在時刻，門極加觸發信號，晶閘管觸發導通，電源電壓加到負載上，輸出電壓。由于電感的存在，負載電流只能從零按指數規律逐漸上升。 （c） 在期間：輸出電流從零增至最大值。在的增長過程中，電感產生的感應電勢力圖限制電流增大，電源提供的能量一部分供給負載電阻，一部分為電感的儲能。  （d） 在期間：負載電流從最大值開始下降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持電流不變。 （e） 在時，交流電壓過零，由于感應電壓的存在，晶閘管陽極、陰極

10、間的電壓仍大于零，晶閘管繼續導通，此時電感儲存的磁能一部分釋放變成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網，電感的儲能全部釋放完后，晶閘管在 反壓作用下而截止。直到下一個周期的正半周，即時，晶閘管再次被觸發導通，如此循環不已。2.3.2 電路原理圖（阻感負載）圖2-9 單相半波整流電路原理圖（阻感負載）2.3.3 參數計算（阻感負載） (2-5)初始條件：，求解可得： (2-6)其中，當時，代入上式整理得 (2-7) 當、均已知時，可由上式求出。 電壓平均值為 (2-8) 電流平均值為 (2-9) (2-10) (2-11) (2-12)2.3.4 仿真波形（阻感負載） 以下波形依次

11、為、的波形（a） 導通角=60º時，圖2-10 =60º單相半波整流電路波形（阻感負載）（b） 導通角=90º時，圖2-10 =90º單相半波整流電路波形（阻感負載）（c） 導通角=120º時，圖2-11 =120º單相半波整流電路波形（阻感負載）3設計總結體會在這次課程設計中，我們做的是單相半波整流電路的課程設計。對于課程設計的容，首先要做的應是對設計容的理論理解，在理論充分理解的基礎上，才能做好課程設計，才能設計出性能良好的電路。在生產實際中有很多場合都需要用到可調的直流電源，比如直流電動機的調速，同步電動機的勵磁，電焊等。可利用

12、晶閘管的單向導電特性組成的可控整流電路來滿足。而可控整流，就是把交流電變換成大小可調的單一方向直流電的過程，單相半波可控整流電路就是其中的一種。  為了更好的做好這次的課程設計，我們首先仔細的了解了單相半波可控整流電路的工作原理，工作方式等等，我們仔細地閱讀了課本，包括我們在這次課程設計中會用到的一些公式。 由于我們是第一次接觸課程設計，所以在這次的課程設計中，我們的效率不是很高，其中包括對PSIM軟件不是很熟悉，花了一些時間去熟悉它，我們覺得在這次的設計中，提高了我們對理論知識的理解程度，進一步的理解了單相半整流電路的工作原理，增加了我們小組的團隊合作精神，同時也培養了我

13、們自己解決問題的習慣，為我們以后在工作中解決問題打好了良好的基礎。致 這是我第二次做課程設計了，但是這次的課程設計給我的印象最深。因為得到了同學耐心的幫助，它不僅要運用電力電子的知識還要我們熟練的掌握PSIM的運用，這就是理論與實際的結合。      通過這次的課程設計，我發現了電力電子技術的重要性，它里面的器件如晶閘管之類的還可以對我們實際的電路起到提高效率和保護作用，可以通過控制它的觸發脈沖來實現它的關斷，這都是非常常見但是卻非常有實際意義的。課程設計并沒有想象中的那么順利，其間我們也遇到了很多的困難，但是在大家的討論和同學的幫助下我們還是完成了，這讓我意識到只要我們努力了，就沒有攻不過的難關，而且，對于電力電子技術的思考，讓我的邏輯思維能力大大提高，思維更加敏捷。同時讓我培養了一種透過部分聯系全篇的思路，鍛煉了我辦