单相半波可控整流电路
第一章 原理分析
第一节 单相半波可控整流电路
1.1电阻性负载
电炉，白炽灯和电焊等均属于电阻性负载。电阻性负载的特点是:发在两端电压波形和流过的电流波形相同，同相位，电流可突变。
如下图所示为单相半波电阻性负载可控整流电路，由晶闸管VT、负载电阻 及单相整流变压器组成。变压器是起隔离和变换电压的作用。
1. 工作原理
在U2的正半周期内，加于晶闸管VT的阳极电压为正，在wt1以前，由于未加脉冲电压，所以VT是阻断的，负载R上无电流通过，输出电压Ud=0。如在wt1所处时刻对VT加上触发脉冲Ug，则VT立即导通，电源电压全部加在R上。当wt=pi时，U2降至零，流过晶闸管的电流随之降至零，因小于管子维持电流IH而关断，id，ud都变为零。在U2负半轴期间VT因受反压而不能导通。到第二周期的wt2时刻，VT被再次触发导通，如此循环不断。
从晶闸管开始承受正向电压起到触发导通止这段时间所对应的电角度称为控制角(移相角)，用a
表
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示。在1个周期内晶闸管导通的电角度称为导通角
(导电角)，用θ表示。改变a 的大小，即改变触发脉冲来到的时刻，称为移相。在单相半波电路中，a的移相范围为0—pi，θ=pi-a。改变a 即改变了Ud波形，就改变了Ud 的大小，a小则Ud值大，反之则Ud值小，这种控制方式称为移相控制(简称相控)。
2. 参数计算
(1)直流平均电压Ud和直流侧电压有效值的计算
a愈小，Ud就愈大。当a为零时，相当于不控整流，Ud最大值为Ud0=0.45U当a=pi时，Ud=0。
(2)直流回路电流平均值Id，有效值I和波形系数Kf。
(3)整流电路的功率因数cosφ
当a=0时，cosφ=0.707
3. 特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
1. 2电感性负载
同步电机的励磁绕组，串接平波电抗器的负载等，都是电感性负载。这种电路工作情况与电阻性负载时差异很大。为便于分析，将电感L和电阻R分开，
1 工作原理
在U2正半周wt1=a时，触发晶闸管VT，在负载两端就会立即出现脉动直流电压Ud。由于电感的存在，i只能从零逐渐增加，在i增加过程中，eL上正
下负，i力图阻止电流增加。在这期间，交流电网除供给电阻R所消耗的电能外，还要供给电感L建立磁场所需要的能量。当i增加到极大值时，eL=0，此后，由于U2不断减小，电流i也处于不断减小过程中，此时，自感电势eL则为力图阻止电流i减小，当Ud仍大于零时，eL与U2共同供给电阻能量。当U2
›|U2|，晶闸管便承受正向电压而继续导通。这时电感将原先变负时，只要|eL|
存的磁场能量防出，除供给电阻R消耗外，还有一部分通过晶闸管馈送给交流电网。直到|eL|=|u2|时，晶闸管承受的正向电压为零，i=0，磁场能量放完，晶闸管关断并立即承受反向电压。从wt3开始，重复上述过程。
2、参数计算
输出直流平均电压Ud
3、特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
第一节 单相双半波可控整流电路
2.1电阻性负载
变压器带中心抽头的单相全波可控整流电路又称双半波可控整流电路。
1. 工作原理
当电源电压为正半周时(a端为正，b端为负)，VT1承受正压，加上触发脉冲Ug1时导通 ，则VT2处于反压而呈阻断状态。电流路径为a?VT1?R?0。
电源电压过零时VT1关断。当电源电压为负半周时(a为负，b为正)，Ug2触发VT2导通，电流路径为b?VT2?R?0，一个周期内负载上得到两个半波电压(即全波)，在每半周内触发脉冲到来之前(a角内)，两只元件均处于阻断
。一旦触发，则承状态，一个元件承受正压，一个元件承受反压，其值均为U2
受正压的元件导通，处于反压的元件承受全部电压Uab。
2. 参数计算
(1) 输出直流平均电压Ud和直流侧电压有效值
(2) 负载电流平均值和负载电流有效值
(3) 负载电流波形系数
(4) 电路的功率因数
3、特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
2.2电感性负载
1、工作原理
全波电路只要在α< 范围内， 均可在0,0.9内调节。在wt1时刻 被 触发导通后，由于电感L自感电势的作用，使其一直维持到电源电压为负值，待相隔 度的 出现时， 被触发导通， 承受反压关断， 与 进行交流。在0
90度时，Ud则为断续的波形，每只晶闸管的导通角θ?2*pi-2a，id是断续且幅值很小的脉动波。输出直流电压Ud?0。
2、特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
第三节 单相全控桥式整流电路
3.1阻性负载
1、工组原理
如上图所示，4只晶闸管接成桥式电路。当电源电压 为正半周时(a为正，b为负)，在控制角为a时刻同时触发 和 ，则 和 导通，这时电流回路为a? ?R? ?b，这期间 和 均承受反压而截止。当 过零时，电流也降到零， 和 即关断。
当 为负半周时，仍在相应的a时刻同时触发 和 ，则 和 导通，电流回路为b? ?R? ?a。到一周期结束过零时，电流亦降至零。这期间， 和 均承受反压而截止。两组触发脉冲在相位上应相差 。以后又是 和 工作，如此循环下去。
由于负载在两个半波中都有电流流过，属于全波整流，除具有双半波的优点以外，变压器次级绕组全周期工作，利用率高，且不需具有中心抽头的变压器。在中小容量场合广泛应用。
2、参数计算
(1)输出直流平均电压Ud和直流侧电压有效值
(2) 负载电流平均值和负载电流有效值
(3)负载电流波形系数
(4) 路的功率因数
3、特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
3.2 电感性负载
1、工作原理
当 为正时，在 时刻，对 和 加上触发脉冲，则 和 即导通，使电流流过负载。当 过零变负时，因电感自感电势而能维持 ， 继续导通，因而 波形中出现负值部分。此时， 和 上虽然都已承受正向电压，由于其触发脉冲还未到来，所以都不会导通。当至ωt所处时刻， 和 触发导通，从而使 和 承受反压而关断。整流电压平均值为:
2、参数计算
输出电压，电流等计算公式与双半波电路一样。
3、特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
单相半控桥式整流电路 第四节
4.1 电阻性负载
电路如下图所示:晶闸管 ， 的阴极接在一起称为共阴极连接。即使当 、 同时触发两管时，也只能是阳极电位高的管子导通，另一只管子承受反压阻断。
， 共阳极连接，总是阴极电位最低的管子导通，另一只管子承硅整流二极管
受反压阻断。
1、工作原理
当 正半周时， 管阳极电位高，触发导通，电流路径为1? ?R? ?2，此时 ， 均承受反压。 过零时，VT1关断。当 负半周时，触发 管，电流路径为2? ?R? ?1。这样在负载上得到与全波时一样的Ud波形。承受的最大正反向电压均为电源峰值电压 ，双半波电路最大反向电压 正向电压 ;全控桥最大反向电压 ，而正向电压为 。
2、参数计算
输出支流电压平均值，有效值及电流等的计算公式与双半波电阻性负载电路的计算公式一样。
3、特殊触发角下 和 的波形
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管两端的电压
4.2 电感性负载
在上图电路中，当/为正半波时，a点高电位，b点低电位，/和/承受正向电压，电路是否有电流/由晶闸管//控制。当//为副半波时，b点高电位，a点低电位，//和//承受正向电压，电路是否有电流/由晶闸管//控制。//和//只要承受正向电压便可以导通。
在电压U2正半波的wt1时刻，VT1触发导通，同时VD2也导通，电流id从电压U2的a端流出经VT1?L?Rd?VD2返回电压U2的b端。在wt1?pi区间，Ud=U2，UT1=0，iT1=iD2=id=i2。当电感足够大时，电流波形可看成是一条平行横轴的直线。在wt=pi时刻，U2=0，U2过零进入负半波，由于id的下降，
，在eL作用下，VT1和VD1自然续流，在电感L两端产生上负下正的自感电势eL
而VD2受反压而关断。在pi?wt2区间，由于自然续流忽略VT1和VD1管压降，
?0，UT1=0，iT1=iD1=id，而i2=0。 则Ud
在电压U2负半波的wt2时刻，VT2触发导通，同时VT1仍导通，电流id从电压U2的b点流出经VT2?L?Rd?VD1返回电压U2的a端。在wt2?2*pi区间，整流电压Ud为U2负半波的反向。VT1因VT2导通而承受反压关断，UT1=U2，iT2=iD1=id=-i2，，i2即反向。在wt=2*pi时刻，U2=0，在2*pi?wt3区间，电流id经VT2和VD2续流，iT2=iD2=id，i2=0，Ud?0，UT2=0，UT1=U2。在wt3深刻再次触发VT1，重复上述过程。
3、特殊触发角下 和 的波形
单相半控桥式感性的波形于单相半控阻性的波形相同。
第五节 三相半波可控整流电路
4. 1电阻性负载
1. 工作原理
在wt1?wt2期间，a相电压最高，VD1导通，Ud=Ua;在wt2?wt3期间，b相电压最高，VD2导通，Ud=Ub;在wt3?wt4期间，c相电压最高，VD3导通，Ud=Uc。此后，在下一周期相当于wt1的位置即wt4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中VD1，VD2，VD3轮流导通，每管各导通120度。
如果a>30度，例如a=60度时，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断。此时下一相晶闸管虽承受正电压，但它的触发脉冲还未到，不会导通，因此输出电压电流均为零，直到触发脉冲出现为止。这种情况下，负载电流断续，各晶闸管导通角为90度，小于120度。
整流电压平均值计算 (1)
a?30度时没，负载电流连续，有:
当a=0时，Ud=Ud0=1.17U2。
(2) α> 时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有
2、特殊触发角下 和 的波形
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管 两端的电压
5.2 电感性负载
1、工作原理
α? 时，整流电压波形与电阻负载时相同，因为两种负载情况下，负载电流均连续。α> 时，当 过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因而 继续导通，直到下一相晶闸管 的触发脉冲到来，才发生换流，由 导通向负载供电，
施加反向使其关断。这种情况下 波形中出现负的部分，若α增大， 波同时向
形中负的部分将增多，至α= 度时，Ud波形中正负面积相等， 的平均值为零。可见阻感负载时α的移相范围为 。
2、特殊触发角下 和 的波形
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α= 时负载电压 和晶闸管 两端的电压
第六节 三相全控桥式整流电路
如下图所示，共阴极组和共阳极组三相半波电路串联，即工业上常用的三相桥式整流电路。在大电感时
式中???????和?????为变压器次级相电压和线电压有效值.
与三相半波电路相比,若要求输出电压相同时,三相桥式对晶闸管最大反向电压要求则低一半,若输入电压???????相同时,则输出电压????????比三相半波高一倍.另外,由于工阴极组在电源电压正半周时导通,流经变压器次级绕组的电流为正,共阳极组在电压负半周时导通,流经变压器次级绕组的电流为负,因此在一个周期中变压器绕组不但提高导电时间,而且也无电流通过,这样就克服了三相半波电路存在直流磁化和变压器利用低的缺点。
1、工作原理
共阴极组管子的自然换流点在wt1、wt3、wt5、„„时刻,分别触发VT1、VT3、VT5晶闸管;共阳极组管子的自然换流点在wt2、wt4、wt6、„„时刻,分别触发VT2、VT4、VT6管子。两组的换流点对应相差pi/3，电路各自在本组内换流即VT1—VT3—VT5—VT1„„,VT2—VT4—VT6—VT2„„,每个管子轮流导通2*pi/3。由于中线断开，要使整流电流流通负载端有输出电压，在任何时刻必须在共阴和共阳极组中各有一个晶闸管导通，wt1~wt2期间A相电压最高、B相
电压最低，在触发脉冲作用下，VT6、VT1同时导通，电流从A相经VT1—负载—VT6流回B相，负载上得到UAB线电压。Wt2开始A相电压保持最高C相电压最低，此时触发脉冲Ug2触发VT2管导通迫使VT6受反压而关断，负载电流从
，因此wt2~wt3期间经A相—VT1—负载—VT2—C相，负载上得VT6换到VT2
到UAC线电压。依次类推，wt3~wt4期间B、C相供电VT2、VT3导通，wt4~wt5期间为B、A相供电VT3、VT4导通。„„,
2、特殊触发角下 和 的波形
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
第七节 三相半控桥式整流电路
7.1 阻性负载
1、工作原理
a=0时整流电路输出最大电压为2.34????,Ud波形与三相全控桥a=0时一样.a<=pi/3如a=pi/6时,wt1时Ug1触发,VT1管导通,Uab电压通过VT1、VD6
加于负载，wt2时自然换流VD2导通VD6关断，Uac电压通过VT1、VD2加于负载，wt3时电路触发换流为VT3导通VT1关断。依次类推，负载上得到三个完整的波头与三个间隔缺角的波形，当a=pi/3时ud波形只剩三个波头，波形维
VT1管在wt1时刻才触发导通，Uac电压输出，持临界连续。当a=2*pi/3时，
wt2时，Uac=0，VT1才关断。因此，a>pi/3时,Ud波形断续,a=pi时,Ud才为零.
7.2 感性负载
1、工作原理
大电感负载时与单相桥式半控电路一样，桥路内部整流管有续流作用，Ud波形与电阻负载时一样，不会出现负电压。但当电路工作时突然切除触发脉冲，或把a快速调制pi时也会发生导通晶闸管不关断而三个整流管轮流导通的现象，负载上仍有Ud=1.17U2ф的电压。为了避免是控可并联续流管，并接续流管后，只有当a>pi/3时才有续流电流.
2、特殊触发角下 和 的波形
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
α=0时负载电压 和晶闸管 两端的电压
第二章 界面设计制作
MATLAB作为功能强大的软件工具，提供了丰富的图形用户界面设计功能，特别是MATLAB6所提供的控件种类更丰富，开发工具更完善，使用更方便。用户利用MATLAB提供的图形用户界面设计工具，可以设计各种要求的图形用户界面，并在其基础上完成功能强大的应用程序开发。
第一节 用户界面开发环境
MATLAB6.1推出全新的图形用户界面开发环境(GUI Development Environment,简称GUIDE)用户界面开发环境提供了一组用于图形开发的工具，这些工具包括:
?布局器(Layout Editor) 在图形窗口中创建及布局图形对象。
?几何排列工具(Alignment Tool)调整各对象之间相互几何关系和位置。
?属性编辑器(Property Inspector)查询并设置对象的属性。
?对象浏览器(Object Browsers)获得当前MATLAB窗口中对象句柄的分级排列。
?菜单编辑器(Menu Editor)建立和编辑主菜单和图形对象的鼠标右菜单。
使用用户界面开发环境可以方便地创GUI应用程序，图形用户界面开发环境根据用户设计得GUI布局，自动生成一个M文件的框架，用户使用这一框架编制自己的应用程序，在自动生成的M文件中采用了有效的方法管理句柄、执行调用函数等工作，提供了管理全局变量的方法，同时为调用函数自动添加子函数，以利于扩大应用范围。
1.布局编辑器
布局编辑器用于从控件板上选择控件对象并放置到布局器内，布局区被激活后就成为图形用户界面。
改变图形的大小标记
工具栏
布局区
布局编辑器窗口
工具栏中图标
(1)、创建控件对象
<1>鼠标点击希望创建的控件对象，鼠标指针由箭头变为十字形状，移动鼠标到布局区到希望创建的位置，点击鼠标即完成控件创建。
<2>移动控件位置。用鼠标点击希望移动的控件，鼠标由箭头变为十字时，按住鼠标拖动鼠标到合适的位置。
<3>改变控件的大小。有一栋为类似。
(2)、激活图形用户界面
图形用户界面创建和布局完成以后。选择Tool菜单中的“Activate Figure”项或点击工具条上的“Activate Figure”按钮。
注意:现保存后激活，否则有信息提示
(3)、运行图形用户界面程序
MATLAB中使用openfig、open、或hgload命令调入用户界面程序，这些命令调入MATLAB的工作空间。也可以直接执行由图形用户界面开发环境生成的M文件。
2、几何位置排列工具
几何位置排列工具(简称排列工具)用于调节个控件之间的相对位置。选
择工具栏的排列工具图标即可打开排列工具窗口，如下图: 垂直位置调整。
水平位置调整。
几何位置排列工具
3、用属性编辑器设置控件属性
属性编辑器用于设置控件属性，在属性班机其中提供了所有可设置属性的
列表并显示出当前的属性值，通过修改属性值完成各种属性的修改。 (1)、打开属性编辑器
<1>用工具栏上的图标打开。
<2>从View菜单中选择Property Inspector菜单项。 <3>鼠标右键弹出选项中选择Property Inspector菜单项。 <4>鼠标双击所编辑控件。
属性编辑器左边的树状列表显示所有属性名称，右边对应属性值，中间图
标是一些相关工具。
按钮对象的属性编辑器
(2)、属性编辑器的使用
<1>创建控件
<2>定义文本框的属性
<3>定义坐标轴的属性
<4>定义按钮属性
<5>定义复选框
、菜单编辑器 4
图形用户的菜单编辑器包括菜单的设计和编辑。如下图所示:
菜单编辑器的下方有两个可选择的页面，分别用于设计菜单和鼠标右键菜单
菜单编辑器
5、对象浏览器
对象浏览器用于浏览当前图形用户界面程序中所有的对象信息。如下图所示。在对象浏览器中用图标表示控件的类型，同时显示控件的名称或标识，在控件上双击鼠标打开该控件的属性编辑器。
对象浏览器
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