第一篇：單相半波整流電路教案

單相半波整流電路教案

課題：單相半波整流電路

教學(xué)目標(biāo)：利用實物展示、掛圖和演示實驗現(xiàn)象來引導(dǎo)學(xué)生理解整流的概念和作用，激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)教育學(xué)的配合。

能力目標(biāo)：幫助學(xué)生掌握單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理及負(fù)載電壓和電流的計算。

培養(yǎng)學(xué)生分析和檢修整流電路故障的能力。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

單相半波整流電路的工作原理分析，輸出電壓極性和波形分析及負(fù)載直流電壓電流的計算。

課前教具準(zhǔn)備

1N4007小功率整流二極管一只、手機(jī)充電器及其配套鋰電池、教學(xué)方法

實物展示法、實驗演示法、講練結(jié)合法、啟發(fā)誘導(dǎo)法

教學(xué)活動

一：復(fù)習(xí)提問：

（1）：教師拿出一個1N4007的小功率整流二極管復(fù)習(xí)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號。（2）：提問二極管的單向?qū)щ娦圆⒄埻瑢W(xué)們畫出二極管的正、反向偏置電壓的電路圖。

二：導(dǎo)入新課：

（一）：師生互動環(huán)節(jié)（教師展示手機(jī)充電器對鋰電池充電過程）

師：同學(xué)們我們現(xiàn)在使用的手機(jī)鋰電池的低壓直流電能是從哪里得來的呢？ 生：是手機(jī)充電器供給的（學(xué)生異口同聲的回答）

師：是的。充電器直接引入的是市電220V，50HZ的交流電能，而手機(jī)鋰電池需要存儲的是低壓直流電能，那么請同學(xué)們思考下充電器是如何給鋰電池充電的呢？ 生：先降壓后變換（少數(shù)學(xué)生能回答）

師：對了。所以今天這兩堂課我們就要一起來學(xué)習(xí)如何將電網(wǎng)中220V、50HZ的交流電能變換成脈動的低壓直流電能--------單相半波整流電路（板書）

（二）：引出課題：

（板書）整流：將交流電壓變換成脈動的直流電壓。（板圖）

三：講授新課：

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（一）：單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理（板書）

教師提示：“單相”一詞是指輸入整流電路的交流電是單相交流電。而“半波”一詞同學(xué)們可在下面講授的半波整流原理中自己總結(jié)，到時老師請同學(xué)們回答。（任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)可集中學(xué)生的聽課注意力）1：電路結(jié)構(gòu)組成（板書）（板圖）

分析各元器件的作用：

（1）電源變壓器T：將220V交流電壓變換為整流電路所要求的低壓交

流電壓值。（2）：整流二極管V：利用二極管的單相導(dǎo)電性進(jìn)行整流。（5）：負(fù)載RL：是某一個具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載。

2：工作原理（板書）教師引導(dǎo)：輸入整流電路的交流電壓來自于電源變壓器的二次繞組輸出端，在分析整流原理時應(yīng)將交流電壓分成正、負(fù)半周兩種情況來考慮。另外為了分析方便，變壓器T應(yīng)假設(shè)為無損耗的理想元件，整流二極管V應(yīng)為理想二極管，負(fù)載為純電阻性負(fù)載。

（1）：單相半波整流電路的整流原理（板書）

整流過程的核心就是利用整流二極管的單向?qū)щ娦?。注：圖中的燈只是用來檢驗整流二極管的導(dǎo)通與截止的情況，在實際電路中人眼時看燈滅的情況，在這里目的是讓學(xué)生更好地理解整流二極管截止的現(xiàn)象。

（2）：V導(dǎo)通時的電流回路分析（板書）

教師提問：①：上面分析了半波整流電路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（請學(xué)生回答）

②：若在上面圖中把整流二極管V極性對調(diào)后整理電路的原理又怎樣分析呢？（給1分鐘時間學(xué)生自行分析后再講解，起到了舉一反三的作用）

探究活動：通過整流二級管導(dǎo)通時電流的分析，可以進(jìn)一步理解整流電路的工作原理，同時有利于整流電路的故障分析和檢修。在整流電路回路中任意一個點(diǎn)出現(xiàn)開路故障都將造成無電流輸出。（設(shè)置幾個開路和短路故障，要求學(xué)生分析和排除故障現(xiàn)象，提高學(xué)生解決實際問題的能力。）（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析(板書)設(shè)變壓器：次級繞組電壓為：

u2(t)?2U2sin?t

分析內(nèi)容：整流電路輸出電流由上而下流過負(fù)載RL，在RL上的壓降為輸出電壓UL，因為輸出電壓為單向脈動的直流電壓，所以它有正負(fù)極性，在RL上輸出上正下負(fù)的電壓。

探究活動：將整流二極管V極性對調(diào)后輸出電壓極性與電壓電流的波形又是怎樣呢？（學(xué)生自行分析）

（二）：負(fù)載電壓、電流計算與整流二極管的選取（板書）

1：負(fù)載電壓電流計算（板書）

由輸出電壓極性與電壓電流波形分析可知，負(fù)載所得半波整流電壓雖然方向不變，但大小總是隨時間變化，數(shù)學(xué)理論可證明輸出直流電壓UL為一個周期內(nèi)電壓的平均值（半波整流電壓的平均值是交流電壓峰值的1?倍）即：

輸出電壓：U2 ?2?U2≈0?45U2(板書)

輸出電流:IL?ULU?0?452（板書）RLRL2：整流二極管的選取

在電路圖中分析可知整流二極管截止時所承受的最高反向電壓為u2的峰值即：可見選URM?2U2,整流二極管在正向?qū)〞r最大的整流電流IOM應(yīng)大于負(fù)載電流IL，用整流二極管應(yīng): IOM>IL(板書)URM>2U2(板書)3：講解例題（利用PPT展示）

通過例題講解可以幫助學(xué)生掌握選用整流二極管的方法。

四：課堂小結(jié)：

（1）：單相半波整流電路廣泛應(yīng)用于電工電子技術(shù)中，其整流的原理是利用二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>

（2）：由于半波整流電路所采用元器件較少，所構(gòu)成的電路簡單、成本低，但從輸出電壓的波形圖上可以看出輸出的直流電壓低、脈動大，變壓器一半的時間未利用，所以效率較低，只適用于對脈動要求不高的場合。（可引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)）

（3）：在選用整流二極管時應(yīng)重點(diǎn)考慮最大的整流電流和最高的反向工作電壓。

五：板書板圖設(shè)計

單相半波整流電路

整流：將交流電壓變換成脈動的直流電壓。

（一）：單相半整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理

1：電路結(jié)構(gòu)組成

2：工作原理（1）：單相半波整流電路的整流原理

（2）：V導(dǎo)通時的電流回路分析

（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析

（二）：負(fù)載電壓、電流計算與整流二極管的選取 1：負(fù)載電壓電流計算

輸出電壓：U2 ?2?U2≈0?45U2

輸出電流:IL?ULU?0?452 RLRL2：整流二極管的選取

IOM>IL URM>2U2

第二篇：單相半波整流電路教案

單相半波整流電路教案[1].txt愛情是彩色氣球，無論顏色如何嚴(yán)厲，經(jīng)不起針尖輕輕一刺。一流的愛人，既能讓女人愛一輩子，又能一輩子愛一個女人！本文由俺村俺最窮na貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。

單相半波整流電路教案

課程名稱： 《電子電路基礎(chǔ)》 適用專業(yè)層次：中技電子技術(shù)專業(yè) 所用教材： 《電子電路基礎(chǔ)》勞動第二版 所需課時數(shù)：2 課時

教材分析

在小功率整流電路中，單相半波整流電路憑借其電路結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電工電 子技術(shù)中。學(xué)好本節(jié)的內(nèi)容將為后續(xù)課程內(nèi)容單相全波整流電路、單相橋式整流電路、倍壓 整流電路打下良好的基礎(chǔ)； 同時也是教材前面半導(dǎo)體二極管知識的一個重要應(yīng)用，所以本節(jié) 內(nèi)容在順序安排上起到了承上啟下的作用。本節(jié)主要介紹了單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)、工作 原理以及負(fù)載電壓和電流，在講授時教師應(yīng)吃透教材，深入淺出，利用實驗現(xiàn)象、掛圖形像 直觀地幫助學(xué)生掌握本節(jié)知識，并設(shè)計問題給學(xué)生以啟迪。

學(xué)生分析

電子電路理論普遍具有抽象性，而我們中職類學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，所以中技生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ) 理論的過程就較吃力，針對這一特點(diǎn)，本人直接通過實驗的方法，利用直觀現(xiàn)象來激發(fā)學(xué)生 的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的聽課注意力。在講授本節(jié)內(nèi)容時，本人在課堂上親自演示用示波器 測量單相半波整流電路的輸入輸出波形，學(xué)生可直觀波形，對比波形來理解整流的作用和目 的。另外結(jié)合整流電路應(yīng)用于日常生活的電器（例如手機(jī)、MP3 的充電器）來激發(fā)學(xué)生的 學(xué)習(xí)整流電路的興趣；在講授整流原理時進(jìn)行講練結(jié)合，用任務(wù)驅(qū)動法展開教學(xué)。整個教學(xué) 過程中應(yīng)充分利用插圖并通過教師的示范及學(xué)生親自動手分析等，使學(xué)生逐步掌握分析電路 的技能．要注意教給學(xué)生分析電路的方法，提高演示實驗的可見度。在演示實驗時最好邊講 解，邊操作．教師的演示將對學(xué)生起示范作用，因此要注意操作的規(guī)范性。

教學(xué)目標(biāo)與價值觀 教學(xué)目標(biāo)與價值觀

情感目標(biāo)：利用實物展示、掛圖和演示實驗現(xiàn)象來引導(dǎo)學(xué)生理解整流的概念和作用，激發(fā)學(xué) 生的興趣，促進(jìn)教育學(xué)的配合。能力目標(biāo)：幫助學(xué)生掌握單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理及負(fù)載電壓和電流的計算。價 值 觀：培養(yǎng)學(xué)生分析和檢修整流電路故障的能力。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

單相半波整流電路的工作原理分析，輸出電壓極性和波形分析及負(fù)載直流電壓電流的 計算。

課前教具準(zhǔn)備 課前教具準(zhǔn)備 教具

1N4007 小功率整流二極管一只、手機(jī)充電器及其配套鋰電池、示波器和事先制作好 的單相半波整流電路、掛圖 2 張

教學(xué)方法

實物展示法、實驗演示法、講練結(jié)合法、實物展示法、實驗演示法、講練結(jié)合法、啟發(fā)誘導(dǎo)法

教學(xué)活動

一：復(fù)習(xí)提問（約 3 分鐘）0（1）：教師拿出一個 1N4007 的小功率整流二極管復(fù)習(xí)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號。（2）：提問二極管的單向?qū)щ娦圆⒄埻瑢W(xué)們畫出二極管的正、反向偏置電壓的電路圖。

二：導(dǎo)入新課（約 10 分鐘）

（一）：師生互動環(huán)節(jié)（教師展示手機(jī)充電器對鋰電池充電過程）

師：同學(xué)們我們現(xiàn)在使用的手機(jī)鋰電池的低壓直流電能是從哪里得來的呢？ 生：是手機(jī)充電器供給的（學(xué)生異口同聲的回答）師：是的。充電器直接引入的是市電 220V，50HZ 的交流電能，而手機(jī)鋰電池需要存儲的是 低壓直流電能，那么請同學(xué)們思考下充電器是如何給鋰電池充電的呢？ 生：先降壓后變換（少數(shù)學(xué)生能回答）師：對了。所以今天這兩堂課我們就要一起來學(xué)習(xí)如何將電網(wǎng)中 220V、50HZ 的交流電能變 換成脈動的低壓直流電能單相半波整流電路（板書）

（二）：教師演示實驗環(huán)節(jié)

教師將準(zhǔn)備好的單相半波整流電路接入 220V 電網(wǎng)中，用示波器分別測量整流電路降壓 后的輸入交流電的波形和輸出低壓直流電的波形，讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，比較輸入低壓交流 電和輸出低壓直流電波形的變化，從而來理解單相半波整流電路的功能。

（板書）整流：將交流電壓變換成脈動的直流電壓。（板圖）

分鐘）三：進(jìn)行授課（約 71 分鐘）

（一）：單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理（板書）（約 43 分鐘）

教師提示： “單相”一詞是指輸入整流電路的交流電是單相交流電。而“半波”一詞同 學(xué)們可在下面講授的半波整流原理中自己總結(jié)，到時老師請同學(xué)們回答。（任務(wù)驅(qū)動法 教學(xué)可集中學(xué)生的聽課注意力）1：電路結(jié)構(gòu)組成（板書）（板圖）

分析各元器件的作用：（1）電源變壓器 T：將 220V 交流電壓變換為整流電路所要求的低壓交 流電壓值。1（2）：整流二極管 V：利用二極管的單相導(dǎo)電性進(jìn)行整流。（5）：負(fù)載 RL：是某一個具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載。2：工作原理（板書）教師引導(dǎo)： 輸入整流電路的交流電壓來自于電源變壓器的二次繞組輸出端，在分析整流 原理時應(yīng)將交流電壓分成正、負(fù)半周兩種情況來考慮。另外為了分析方便，變壓器 T 應(yīng)假 設(shè)為無損耗的理想元件，整流二極管 V 應(yīng)為理想二極管，負(fù)載為純電阻性負(fù)載。（1）：單相半波整流電路的整流原理（板書）整流過程的核心就是利用整流二極管的單向?qū)щ娦浴＃⊕靾D）注： 圖中的燈只是用來檢驗整流二極管的導(dǎo)通與截止的情況，在實際電路中人眼時看燈 滅的情況，在這里目的是讓學(xué)生更好地理解整流二極管截止的現(xiàn)象。

（2）導(dǎo)通時的電流回路分析（板書）：V（掛圖）

教師提問：①：上面分析了半波整流電路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（請 學(xué)生回答）②：若在上面圖中把整流二極管 V 極性對調(diào)后整理電路的原理又怎樣分析 呢？（給 1 分鐘時間學(xué)生自行分析后再講解，起到了舉一反三的作用）探究活動：通過整流二級管導(dǎo)通時電流的分析，可以進(jìn)一步理解整流電路的工作原理，同時有利于整流電路的故障分析和檢修。在整流電路回路中任意一個點(diǎn)出現(xiàn)開路故障都將造 成無電流輸出。（設(shè)置幾個開路和短路故障，要求學(xué)生分析和排除故障現(xiàn)象，提高學(xué)生解決 實際問題的能力。）（3）

：輸出電壓極性與電壓電流波形分析(板書)（板圖）

設(shè)變壓器：次級繞組電壓為： u 2(t)= 2U 2 sin ωt 分析內(nèi)容：整流電路輸出電流由上而下流過負(fù)載 RL，在 RL 上的壓降為輸出電壓 UL，因為輸出電壓為單向脈動的直流電壓，所以它有正負(fù)極性，在 RL 上輸出上正下負(fù)的電壓。探究活動：將整流二極管 V 極性對調(diào)后輸出電壓極性與電壓電流的波形又是怎樣呢？（學(xué)生自行分析）

（二）：負(fù)載電壓、電流計算與整流二極管的選取（板書）（約 28 分鐘）

1：負(fù)載電壓電流計算（板書）由輸出電壓極性與電壓電流波形分析可知，負(fù)載所得半波整流電壓雖然方向不變，3 但大小總是隨時間變化，數(shù)學(xué)理論可證明輸出直流電壓 UL 為一個周期內(nèi)電壓的平均值（半 波整流電壓的平均值是交流電壓峰值的 1 π

倍）即：

輸出電壓： U 2 = 輸出電流: I L = 2 π

U 2 ≈ 0 45U 2(板書)UL U = 0 45 2（板書）RL RL 2：整流二極管的選取 在電路圖中分析可 知整流二極管截止時所 承受的最高反向電壓為 u 2 的 峰值即： U RM = 2U 2 ,整流二極管在正向?qū)〞r最大的整流電流 I OM 應(yīng)大于負(fù)載電流 I L，可見選

用整流二極管應(yīng): I OM > I L(板書)U RM > 2 U 2(板書)3：講解例題（教材 P193 例題 1）

通過例題講解可以幫助學(xué)生掌握選用整流二極管的方法。

分鐘）四：課堂小結(jié)（約 6 分鐘）

（1）單相半波整流電路廣泛應(yīng)用于電工電子技術(shù)中，： 其整流的原理是利用二極管的單 向?qū)щ娦?。?）：由于半波整流電路所采用元器件較少，所構(gòu)成的電路簡單、成本低，但從輸出電 壓的波形圖上可以看出輸出的直流電壓低、脈動大，變壓器一半的時間未利用，所以效率較 低，只適用于對脈動要求不高的場合。（可引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)）（3）：在選用整流二極管時應(yīng)重點(diǎn)考慮最大的整流電流和最高的反向工作電壓。

五：板書板圖設(shè)計 板書板圖設(shè)計 板圖

單相半波整流電路

整流：將交流電壓變換成脈動的直流電壓。

（一）：單相半整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理 4 1：電路結(jié)構(gòu)組成

2：工作原理（1）：單相半波整流電路的整流原理 掛圖）（掛圖）

（掛圖）掛圖）（2）導(dǎo)通時的電流回路分析 ：V（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析 5

（二）：負(fù)載電壓、電流計算與整流二極管的選取 1：負(fù)載電壓電流計算 輸出電壓： U 2 = 輸出電流: I L = 2 π

U 2 ≈ 0 45U 2 UL U = 0 45 2 RL RL 2：整流二極管的選取 I OM > I L U RM > 2 U 2 6 1

第三篇：單向半波整流電路教案

單相半波整流電路教案

課程名稱：《電子電路基礎(chǔ)》

所用教材：《電子電路基礎(chǔ)》勞動第二版 適用專業(yè)層次：中技電子技術(shù)專業(yè)

所需課時數(shù)：2課時

教材分析

在小功率整流電路中，單相半波整流電路憑借其電路結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電工電子技術(shù)中。學(xué)好本節(jié)的內(nèi)容將為后續(xù)課程內(nèi)容單相全波整流電路、單相橋式整流電路、倍壓整流電路打下良好的基礎(chǔ)；同時也是教材前面半導(dǎo)體二極管知識的一個重要應(yīng)用，所以本節(jié)內(nèi)容在順序安排上起到了承上啟下的作用。本節(jié)主要介紹了單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理以及負(fù)載電壓和電流，在講授時教師應(yīng)吃透教材，深入淺出，利用實驗現(xiàn)象、掛圖形像直觀地幫助學(xué)生掌握本節(jié)知識，并設(shè)計問題給學(xué)生以啟迪。

學(xué)生分析

電子電路理論普遍具有抽象性，而我們中職類學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，所以中技生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的過程就較吃力，針對這一特點(diǎn)，本人直接通過實驗的方法，利用直觀現(xiàn)象來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的聽課注意力。在講授本節(jié)內(nèi)容時，本人在課堂上親自演示用示波器測量單相半波整流電路的輸入輸出波形，學(xué)生可直觀波形，對比波形來理解整流的作用和目的。另外結(jié)合整流電路應(yīng)用于日常生活的電器（例如手機(jī)、MP3的充電器）來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)整流電路的興趣；在講授整流原理時進(jìn)行講練結(jié)合，用任務(wù)驅(qū)動法展開教學(xué)。整個教學(xué)過程中應(yīng)充分利用插圖并通過教師的示范及學(xué)生親自動手分析等，使學(xué)生逐步掌握分析電路的技能．要注意教給學(xué)生分析電路的方法，提高演示實驗的可見度。在演示實驗時最好邊講解，邊操作．教師的演示將對學(xué)生起示范作用，因此要注意操作的規(guī)范性。

教學(xué)目標(biāo)與價值觀

情感目標(biāo)：利用實物展示、掛圖和演示實驗現(xiàn)象來引導(dǎo)學(xué)生理解整流的概念和作用，激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)教育學(xué)的配合。

能力目標(biāo)：幫助學(xué)生掌握單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理及負(fù)載電壓和電流的計算。價 值 觀：培養(yǎng)學(xué)生分析和檢修整流電路故障的能力。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

單相半波整流電路的工作原理分析，輸出電壓極性和波形分析及負(fù)載直流電壓電流的計算。

課前教具準(zhǔn)備

1N4007小功率整流二極管一只、手機(jī)充電器及其配套鋰電池、示波器和事先制作好的單相半波整流電路、掛圖2張

教學(xué)方法

實物展示法、實驗演示法、講練結(jié)合法、啟發(fā)誘導(dǎo)法

教學(xué)活動

一：復(fù)習(xí)提問（約3分鐘）

0（1）：教師拿出一個1N4007的小功率整流二極管復(fù)習(xí)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號。（2）：提問二極管的單向?qū)щ娦圆⒄埻瑢W(xué)們畫出二極管的正、反向偏置電壓的電路圖。

二：導(dǎo)入新課（約10分鐘）

（一）：師生互動環(huán)節(jié)（教師展示手機(jī)充電器對鋰電池充電過程）

師：同學(xué)們我們現(xiàn)在使用的手機(jī)鋰電池的低壓直流電能是從哪里得來的呢？ 生：是手機(jī)充電器供給的（學(xué)生異口同聲的回答）

師：是的。充電器直接引入的是市電220V，50HZ的交流電能，而手機(jī)鋰電池需要存儲的是低壓直流電能，那么請同學(xué)們思考下充電器是如何給鋰電池充電的呢？ 生：先降壓后變換（少數(shù)學(xué)生能回答）

師：對了。所以今天這兩堂課我們就要一起來學(xué)習(xí)如何將電網(wǎng)中220V、50HZ的交流電能變換成脈動的低壓直流電能--------單相半波整流電路（板書）

（二）：教師演示實驗環(huán)節(jié)

教師將準(zhǔn)備好的單相半波整流電路接入220V電網(wǎng)中，用示波器分別測量整流電路降壓后的輸入交流電的波形和輸出低壓直流電的波形，讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，比較輸入低壓交流電和輸出低壓直流電波形的變化，從而來理解單相半波整流電路的功能。

（板書）整流：將交流電壓變換成脈動的直流電壓。（板圖）

三：進(jìn)行授課（約71分鐘）

（一）：單相半波整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理（板書）（約43分鐘）

教師提示：“單相”一詞是指輸入整流電路的交流電是單相交流電。而“半波”一詞同學(xué)們可在下面講授的半波整流原理中自己總結(jié)，到時老師請同學(xué)們回答。（任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)可集中學(xué)生的聽課注意力）1：電路結(jié)構(gòu)組成（板書）（板圖）

分析各元器件的作用：

（1）電源變壓器T：將220V交流電壓變換為整流電路所要求的低壓交

流電壓值。

1（2）：整流二極管V：利用二極管的單相導(dǎo)電性進(jìn)行整流。（5）：負(fù)載RL：是某一個具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載。

2：工作原理（板書）教師引導(dǎo)：輸入整流電路的交流電壓來自于電源變壓器的二次繞組輸出端，在分析整流原理時應(yīng)將交流電壓分成正、負(fù)半周兩種情況來考慮。另外為了分析方便，變壓器T應(yīng)假設(shè)為無損耗的理想元件，整流二極管V應(yīng)為理想二極管，負(fù)載為純電阻性負(fù)載。

（1）：單相半波整流電路的整流原理（板書）

整流過程的核心就是利用整流二極管的單向?qū)щ娦?。（掛圖）注：圖中的燈只是用來檢驗整流二極管的導(dǎo)通與截止的情況，在實際電路中人眼時看燈滅的情況，在這里目的是讓學(xué)生更好地理解整流二極管截止的現(xiàn)象。

（2）：V導(dǎo)通時的電流回路分析（板書）（掛圖）

教師提問：①：上面分析了半波整流電路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（請學(xué)生回答）

②：若在上面圖中把整流二極管V極性對調(diào)后整理電路的原理又怎樣分析呢？（給1分鐘時間學(xué)生自行分析后再講解，起到了舉一反三的作用）

探究活動：通過整流二級管導(dǎo)通時電流的分析，可以進(jìn)一步理解整流電路的工作原理，同時有利于整流電路的故障分析和檢修。在整流電路回路中任意一個點(diǎn)出現(xiàn)開路故障都將造成無電流輸出。（設(shè)置幾個開路和短路故障，要求學(xué)生分析和排除故障現(xiàn)象，提高學(xué)生解決實際問題的能力。）（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析(板書)（板圖）

設(shè)變壓器：次級繞組電壓為：

u2(t)?2U2sin?t

分析內(nèi)容：整流電路輸出電流由上而下流過負(fù)載RL，在RL上的壓降為輸出電壓UL，因為輸出電壓為單向脈動的直流電壓，所以它有正負(fù)極性，在RL上輸出上正下負(fù)的電壓。

探究活動：將整流二極管V極性對調(diào)后輸出電壓極性與電壓電流的波形又是怎樣呢？（學(xué)生自行分析）

（二）：負(fù)載電壓、電流計算與整流二極管的選取（板書）（約28分鐘）

1：負(fù)載電壓電流計算（板書）

由輸出電壓極性與電壓電流波形分析可知，負(fù)載所得半波整流電壓雖然方向不變，但大小總是隨時間變化，數(shù)學(xué)理論可證明輸出直流電壓UL為一個周期內(nèi)電壓的平均值（半波整流電壓的平均值是交流電壓峰值的1?倍）即：

輸出電壓：U2 ?2?U2≈0?45U2(板書)

輸出電流:IL?ULU?0?452（板書）RLRL2：整流二極管的選取

在電路圖中分析可知整流二極管截止時所承受的最高反向電壓為u2的峰值即：可見選URM?2U2,整流二極管在正向?qū)〞r最大的整流電流IOM應(yīng)大于負(fù)載電流IL，用整流二極管應(yīng): IOM>IL(板書)URM>2U2(板書)3：講解例題（教材P193例題1）

通過例題講解可以幫助學(xué)生掌握選用整流二極管的方法。

四：課堂小結(jié)（約6分鐘）

（1）：單相半波整流電路廣泛應(yīng)用于電工電子技術(shù)中，其整流的原理是利用二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>

（2）：由于半波整流電路所采用元器件較少，所構(gòu)成的電路簡單、成本低，但從輸出電壓的波形圖上可以看出輸出的直流電壓低、脈動大，變壓器一半的時間未利用，所以效率較低，只適用于對脈動要求不高的場合。（可引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)）

（3）：在選用整流二極管時應(yīng)重點(diǎn)考慮最大的整流電流和最高的反向工作電壓。

五：板書板圖設(shè)計

單相半波整流電路

整流：將交流電壓變換成脈動的直流電壓。

（一）：單相半整流電路的結(jié)構(gòu)與工作原理 1：電路結(jié)構(gòu)組成

2：工作原理（1）：單相半波整流電路的整流原理（掛圖）

（掛圖）

（2）：V導(dǎo)通時的電流回路分析

（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析

（二）：負(fù)載電壓、電流計算與整流二極管的選取 1：負(fù)載電壓電流計算

輸出電壓：U2 ?2U2≈0?45U2

?

輸出電流:ILL?U?0?45U2 RLRL2：整流二極管的選取

IOM>IL URM>2U2

第四篇：單相橋式整流濾波電路教案

單相橋式整流濾波電路教案

我在給12級汽修班講解整流濾波電路時，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們不太理解工作原理。剛開始是這樣講的：

1． 簡單介紹二極管的單向?qū)щ娦裕缓螽嫵鰳蚴秸麟娐返脑韴D。如下圖所示：

2． 講解整流電路的作用：把交流電轉(zhuǎn)變成直流電。接著講交流電的特點(diǎn)：電流（或電壓）大小和方向隨時間不斷變化。

3． 講交流轉(zhuǎn)變成直流的過程。為了簡化討論，先不考慮電壓的大小，只考慮方向，那么可以將交流電分成正負(fù)兩個半周：正半周（下正下負(fù)）和負(fù)半周（下正上負(fù)）。

3.1 先討論正半周（上正下負(fù)），此時會產(chǎn)生一個下圖中紅色線條所示電流。

負(fù)載電流方向：從上到下；電壓方向：上正下負(fù)。

3.2 再討論負(fù)半周，即下正上負(fù)。此時會產(chǎn)生下圖中綠色線條所示的電流。

負(fù)載電流方向：從上到下；電壓方向：上正下負(fù)。

3.3 整流電路小結(jié)：不管是正半周（上正下負(fù)）還是負(fù)半周（下正上負(fù)），負(fù)載電流都是從上往下，電壓方向都是上正下負(fù)。即：輸入的是交流電，負(fù)載得到的卻是直流電。完成了從交流到直流的轉(zhuǎn)變。

3.4 接下來討論大小。我們知道二極管的管壓降是0.7V。也就是說，二極管只在要導(dǎo)通，其管壓降（兩端電壓）一直是0.7V，跟電流大小沒有關(guān)系。也就是說，只要在輸入電壓的基礎(chǔ)上減去兩只二極管的管壓降就是輸出電壓。于是就可以根據(jù)輸入電壓波形畫出輸出電壓波形。波形如下：

3.5 整流電路結(jié)論：綜合以上分析，我們可以得出，當(dāng)AB端輸入正弦交流電（Ui所示）時，OX上就會得到脈動的直流輸出電壓（Uo所示）。電壓（電流）的方向不變（從上到下），大小在變（脈動直流）。單相橋式整流電路的工作原理，如果用一句話來總結(jié)，那就是：兩兩成對，交替導(dǎo)通。

4． 接下來講濾波電路。

4.1 濾波電路的作用：把輸出電壓變得更加平滑。因為整流之后的輸出電壓波動很大，很多設(shè)備不能使用。

4.2 濾波電路的分類：電容濾波、電感濾波、組合濾波。工程中，用得最多的是電容濾波。因為電容濾波電路簡單，成本低，效果好；不好的是給整流二極管帶來很大的沖擊電流，還會產(chǎn)生高次諧波，對電網(wǎng)有較大影響。電感濾波體積大、成本高（需要用銅或鋁做成線圈），多用于大電流場合。組合濾波多用于要求較高的場合。電感濾波之后，往往會加一個電容，電感和電容就組成了組合濾波電路，當(dāng)然還有電阻與電容組合而成的濾波電路。

4.3 畫出電容濾波電路：

4.4 電容濾波工作原理：一種是教材上的解釋，電容可以把直流隔斷，又可以讓交流通過（隔直通交）。整流之后的脈動直流既有直流成分，又有交流成分。電容的作用就是保留直流成分，把交流成分濾掉（交流通過電容返回電源）。這樣一來，就只剩直流了。另一種解釋是，電容是儲能元件。當(dāng)輸入電壓高時，輸入不光給負(fù)載供電，還給電容充電，這時電容上儲存有相當(dāng)?shù)碾娔?，?dāng)輸入電壓由高轉(zhuǎn)低，電容就給負(fù)載放電。當(dāng)輸入電壓又升高后，又給電容充電。如此周而復(fù)始，在負(fù)載上就得到了比原來高且平滑的電壓。工作原理示意圖如下：

4.5 經(jīng)過濾波后的波形如下圖所示：

上述波形中，彎曲的部分是輸入給電容充電（當(dāng)然此時輸入還給負(fù)載供電），直線部分是電容給負(fù)載放電。波形的平滑程度取決于R與C的乘積。R與C的乘積越大，波形就越平滑；R與C的乘積越小，波谷就越深。

5． 總結(jié)：經(jīng)過上面的講述，同學(xué)們對整流有一定的認(rèn)識，但是理解不透徹；對濾波就是稍微有點(diǎn)概念，對工作原理理解不了。

反思：面對同學(xué)們的困惑，我向同一教研組的其他老師請教，他們也想不出好的講解方法來。我又到網(wǎng)上搜索相關(guān)的教案、視頻、動畫等資料，發(fā)現(xiàn)大同小異，跟我講的大體相當(dāng)。

1． 后來我想起同學(xué)們在聽整流時，對為什么會產(chǎn)生圖中折線電流表示不理解。于是我在下一個班講解為什么會出現(xiàn)折線所示電流時換成另外一種講法。

2． 按電流方向往下走。電流從正極A出發(fā)。

這時有兩個方向，流過哪些只二極管呢？流過D4不可能（電流方向與二極管方向相反），只能從D1流過。

這時也有兩個方向，可從D2流過不可能（電流方向與二極管方向相反），只能經(jīng)X流過電阻R1。

這時又有兩個方向，從D3流過還從D4過呢？把各點(diǎn)電壓標(biāo)上去，就一目了然。假設(shè)某一時刻AB間的電壓為12V。令B點(diǎn)電壓為0V，則A點(diǎn)電壓為12V。因為二極管的管壓降是0.7V，所以D1的陰極電壓是11.3V，D3的陽極電壓是0.7V。電流是不能從低電壓低的地方流向電壓高的地方，所以只能從D3流過。同理，電流到達(dá)D3陰極后，也不能經(jīng)D2流過，只能回到電源負(fù)極B。電流流向如下圖所示：

從圖中可以看出，D2和D4反向截止，沒有導(dǎo)通。我們干脆把D2和D4從圖中擦掉，得到下圖。

再把圖中二極管移動一下位置，得到下圖。

同理，當(dāng)交流電下正上負(fù)時，可以得到如下圖所示電流：

再做一下變形，即可得到。

經(jīng)過如此講述，同學(xué)們對于折線所示電流有了較為清晰的認(rèn)識。3． 接下來說說對濾波電路講解所做的改變。

同學(xué)們對于濾波本身沒有太多的認(rèn)識，因此我舉一個關(guān)于水電站例子說明濾波的作用。

這是一座水電站示意圖。水庫的上游有很多條河流，把水流到水庫儲存起來。大壩下游裝有發(fā)電機(jī)。上游河流的水流是不穩(wěn)定的，時大時小。造成水流不穩(wěn)定的因素有很多，比如季節(jié)變化、天氣原因、農(nóng)田灌溉、蓄洪泄洪等。而大壩下游的發(fā)電機(jī)卻要求供水非常穩(wěn)定，要不然發(fā)出的電時高時低，用起來很不方便。把上游河流的水流比如成整流之后輸出的電流是恰當(dāng)?shù)模悍较虿蛔?，大小時刻在變。而供給發(fā)電機(jī)的水流卻要求非常穩(wěn)定，就好比濾波之后的電壓。解決這個問題的辦法，就是在中間建一個水庫。當(dāng)上游戲河流水流大的時候，上游河流的水不光給發(fā)電機(jī)供水，還把多余的水儲存在水庫里，當(dāng)上游河流水流較小的時候，水庫就放出一部分水供給發(fā)電機(jī)，保證供給發(fā)電機(jī)的水流穩(wěn)定。此處水庫的作用就相當(dāng)于整流濾波電路中的電容：當(dāng)輸入電壓較高時，輸入電壓不光給負(fù)載供電，還把多余的電能儲存在電容里，當(dāng)輸入電壓由高降低后，電容就把儲存在其中的電能釋放出來，這樣就保證負(fù)載上得到了平滑的電壓。水電站中，水庫越大，調(diào)節(jié)能越強(qiáng)；整流濾波電路中，電容越大，輸出越平滑。

經(jīng)過這樣講述，同學(xué)們對整流濾波電路理解深刻多了。

經(jīng)過此次改變，我發(fā)現(xiàn)給中職生講課時，要針對他們基礎(chǔ)比較薄弱、理解能力不是很強(qiáng)的特點(diǎn)，做一些改變，力求深入淺出、形象生動，舉一些貼近生活的實例，才能讓同學(xué)們學(xué)得進(jìn)、記得牢，而不是單純地把理論講得多么透徹。有時為了講清某個知識點(diǎn)，需要反復(fù)講多次，甚至用不同的講解方法講多次，才能達(dá)到比較好的效果。

第五篇：單相交流調(diào)壓電路課程設(shè)計

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計 單相交流調(diào)壓電路設(shè)計任務(wù)及設(shè)計目的..............................2 1.1 電路設(shè)計任務(wù)....................................................2 1.2 電路設(shè)計目的....................................................2 1.3 主電路的原理分析................................................2 1.4主電路器件的選擇................................................3 2 設(shè)計方案及選擇..................................................5 3 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計..........................................5 3.1 主電路的設(shè)計....................................................5 3.2 控制電路的設(shè)計..................................................6 3.2.1觸發(fā)信號的種類................................................6 3.2.2觸發(fā)電路設(shè)計..................................................7 3.2.3總的電路圖....................................................8 4單相交流調(diào)壓電路仿真結(jié)果及結(jié)果分析...............................8 4.1 仿真結(jié)果........................................................8 4.2 結(jié)果分析.......................................................11 5 單相交流電壓電路設(shè)計總電路圖...................................12 總 結(jié).........................................................13 參考文獻(xiàn).........................................................14 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計 單相交流調(diào)壓電路設(shè)計任務(wù)及設(shè)計目的

1.1 電路設(shè)計任務(wù) 進(jìn)行設(shè)計方案的比較，并選定設(shè)計方案。2 完成單元電路的設(shè)計和主要元器件的說明。3 完成主電路的原理分析，各主要元器件的選擇。4 驅(qū)動電路的設(shè)計。5 電路的仿真。1.2 電路設(shè)計目的

電力電子技術(shù)是專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，做課程設(shè)計是為了讓我們運(yùn)用學(xué)過的電路原理的知識，獨(dú)立進(jìn)行查找資料，選擇方案，設(shè)計電路，撰寫報告，制作電路等，進(jìn)一步加深對變流電路基本原理的理解，提高運(yùn)用基本技能的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)，同時也鍛煉了自己的實踐能力。1.3電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓器的原理分析

其晶閘管VT1和VT2反并聯(lián)連接，與負(fù)載電阻R串聯(lián)接到交流電源上。當(dāng)電源電壓U2正半周開始時刻觸發(fā)VT1，負(fù)半周開始時刻觸發(fā)VT2，形同一個無觸點(diǎn)開關(guān)。若正、負(fù)半周以同樣的移相角α觸發(fā)VT1和VT2，則負(fù)載電壓有效值隨α角而改變，實現(xiàn)了交流調(diào)壓。移相角為α?xí)r的輸出電壓u的波形，如圖1-1所示。

圖1-1A 電阻性負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及波形圖

1.4 主電路的原理分析

所謂交流調(diào)壓就是將兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個周波內(nèi)通過控制晶閘管開通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制及異步電動機(jī)的軟啟動，也用于異步電動機(jī)調(diào)速。此外，在高電壓小電流或低 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

電壓大電流之流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。本次課程設(shè)計主要是研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計。由于交流調(diào)壓電路的工作情況與負(fù)載的性質(zhì)有很大的關(guān)系，本次實驗對阻感負(fù)載予以重點(diǎn)討論。圖中的2個晶閘管也可以用一個雙向晶閘管代替。在交流電源u1的正半周和負(fù)半周，分別對2個晶閘管的移相控制角進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。單相交流調(diào)壓電路的主電路圖如下圖

圖1-1B 單相交流調(diào)壓主電路

1.5主電路器件的選擇

主電路中所用到得器件比較少，主要是200V單相交流電源，2個反并聯(lián)的晶閘管，還有一個阻感負(fù)載。其中2反并聯(lián)的晶閘管可用一個雙相晶閘管代替，阻感負(fù)載可以用一個電阻和一個電感串聯(lián)，也可以用一個串聯(lián)諧振代替2個反并聯(lián)的晶閘管。

晶閘管的選擇： 選擇正反向電壓

可控硅在門極無信號，控制電流Ig為0時，在陽(A)一一陰(K)極之間加(J2)處于反向偏置，所以，器件呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，稱為正向阻斷狀態(tài)，若增大UAK而達(dá)到一定值VBO，可控硅由阻斷突然轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，這個VBO值稱為正向轉(zhuǎn)折電壓，這種導(dǎo)通是非正常導(dǎo)通，會減短器件的壽命。所以必須選擇足夠正向重復(fù)阻斷峰值電壓(VDRM)。在陽一一陰極之間加上反向電壓時，器件的第一和第三PN結(jié)(J1和J3)處于反向偏置，呈阻斷狀態(tài)。當(dāng)加大反向電壓達(dá)到一定值VRB時可控硅的反向從阻斷突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，此時是反向擊穿，器件會被損壞。而且VBO和VRB值隨電壓的重復(fù)施加而變小。在感性負(fù)載的情況下，如磁選設(shè)備的整流裝置。在關(guān)斷的時候會產(chǎn)生很高的電壓(∈=-Ldi/dt)，如果電路上未有良好的吸收回路，此電壓將會損壞可控硅器件。因此，器件也必須有足夠的反向耐壓VRRM。

可控硅在變流器(如電機(jī)車)中工作時，必須能夠以電源頻率重復(fù)地經(jīng)受一定的過電壓而不影響其工作，所以正反向峰值電壓參數(shù)VDRM、VRRM應(yīng)保證在正常使用電壓峰值的2-3倍以上，考慮到一些可能會出現(xiàn)的浪涌電壓因素，在選擇代用參數(shù)的時候,只能向高一檔的參數(shù)選取。

選擇額定工作電流參數(shù)

可控硅的額定電流是在一定條件的最大通態(tài)平均電流IT，即在環(huán)境溫度為+40℃和規(guī)定冷卻條件，器件在阻性負(fù)載的單相工頻正弦半波，導(dǎo)通角不少于l70℃的電路中，單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

當(dāng)穩(wěn)定的額定結(jié)溫時所允許的最大通態(tài)平均電流。而一般變流器工作時，各臂的可控硅有不均流因素?？煽毓柙诙鄶?shù)的情況也不可能在170℃導(dǎo)通角上工作，通常是少于這一角度。這樣就必須選用可控硅的額定電流稍大一些，一般應(yīng)為其正常電流平均值的1.5-2.0倍。選擇門極(控制級)參數(shù)

可控硅門極施加控制信號使它由阻斷變成導(dǎo)通需經(jīng)歷一段時間，這段時問稱開通時間tgt，它是由延遲時間td和上升時間tx組成，tr是從門極電流脈沖前沿的某一規(guī)定起(比如門極電流上升到終值的90％時起)到通態(tài)陽極電流IA達(dá)到終值的10％那瞬為止的時間隔，tr是陽極電流從l0％上升到90％所經(jīng)歷的時間?？梢婇_通時間tgt與可控硅門極的可觸發(fā)電壓、電流有關(guān)，與可控硅結(jié)溫，開通前陽極電壓、開通后陽極電流有關(guān)，普通可控硅的tgt10μs以下。在外電路回路電感較大時可達(dá)幾十甚至幾百μs以上(陽極電流的上升慢)。在選用可控硅時，特別是在有串并聯(lián)使用時，應(yīng)盡量選擇門極觸發(fā)特征接近的可控硅用在同一設(shè)備上，特別是用在同一臂的串或并聯(lián)位置上。這樣可以提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和使用壽命。如果觸發(fā)特性相差太大的可控硅在串聯(lián)運(yùn)行時將引起正向電壓無法平均分配，使tgt較長的可控硅管受損，并聯(lián)運(yùn)行時tgt較短的可控硅管將分配更大的電流而受損，這對可控硅器件是不利的。所以同一臂上串或并聯(lián)的可控硅觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流要盡量一致，也就是配對使用。

在不允許可控硅有受干擾而誤導(dǎo)通的設(shè)備中，如電機(jī)調(diào)速等，可選擇門極觸發(fā)電壓、電流稍大一些的管子(如可觸發(fā)電壓VGT>2V,可觸發(fā)電流IGT：>150mA)以保證不出現(xiàn)誤導(dǎo)通，在觸發(fā)脈沖功率強(qiáng)的電路中也可選擇觸發(fā)電壓、電流稍大一點(diǎn)的管。在磁選礦設(shè)備中，特別是舊的窄脈沖觸發(fā)電路中，可選擇一些VG、IG低一些的管子，如VGT<1.5V、IGT在≤100mA以下?？蓽p少觸發(fā)不通而出現(xiàn)缺相運(yùn)行。以上所述說明在某些情況下應(yīng)對VGT和IGT參數(shù)進(jìn)行選擇。(以上舉例對500A的可控硅參考參數(shù))選擇關(guān)斷時間(tg)

可控硅在陽極電流減少為0以后，如果馬上就加上正向陽極電壓，即使無門極信號，它也會再次導(dǎo)通，假如在再次加上正向陽極電壓之前使器件承受一定時間的反向偏置電壓，也不會誤導(dǎo)通，這說明可控硅關(guān)斷后需要一定的時間恢復(fù)其阻斷能力。從電流過O到器件能阻斷重加正向電壓的瞬間為止的最小時聞間隔是可控硅的關(guān)斷時間tg，由反向恢復(fù)時間t和門極恢復(fù)時間t構(gòu)成，普通可控硅的tg約150-200μs，通常能滿足一般工頻下變流器的使用，但在大感性負(fù)載的情況下可作一些選擇。在中頻逆轉(zhuǎn)應(yīng)用，如中頻裝置、電機(jī)車斬波器，變頻調(diào)速等情況中使用，一定要對關(guān)斷時間參數(shù)作選擇，一般快速可控硅(即kk型晶閘管)的關(guān)斷時間在10-50μs，其工作頻率可達(dá)到1K-4KHZ；中速可控硅(即KPK型晶閘管)的關(guān)斷時間在60-100μs，其工作頻率可達(dá)幾百至lKHZ，即電機(jī)車的變頻頻率。晶閘管工作原理 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

晶閘管由四層半導(dǎo)體（P1、N1、P2、N2）組成，形成三個結(jié)J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分別從P1、P2、N2 引入A、G、K 三個電極，如圖6.0(左)所示。由于具有擴(kuò)散工藝，具有三結(jié)四層結(jié)構(gòu)的普通晶閘管可以等效成如圖6.0（下）所示的兩個晶閘管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）組成的等效電路。

圖1-2晶閘管原理圖 設(shè)計方案及選擇

由于題目要求輸出電壓范圍為0～100V，所以方案可選電阻性負(fù)載或阻感性負(fù)載。本電路采用單相交流調(diào)壓器帶阻感負(fù)載時的電路圖如圖2-1所示，在負(fù)載和交流電源間用兩個反并聯(lián)的晶閘管VT1，VT2相連。

圖2-1 電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

3.1 主電路的設(shè)計

所謂交流調(diào)壓就是將兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個周波內(nèi)通過控制晶閘管開通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制及異步電動機(jī)的軟啟動，也用于異步電動機(jī)調(diào)速。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流之流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。本次課程設(shè)計主要是 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計。由于交流調(diào)壓電路的工作情況與負(fù)載的性質(zhì)有很大的關(guān)系，因此下面就反電勢電阻負(fù)載予以重點(diǎn)討論。圖3-1分別為反電勢電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖及其波形。圖中的晶閘管VT1和VT2也可以用一個雙向晶閘管代替。在交流電源U2的正半周和負(fù)半周，分別對VT1和VT2的移相控制角 進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓

圖3-1工作波形圖

正負(fù)半周?起始時刻（?=0），均為電壓過零時刻。在?t??時，對VT1施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT1正向偏置而導(dǎo)通時，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同；在?t??時，電源電壓過零，因電阻性負(fù)載，電流也為零，VT1自然關(guān)斷。在?t????時，對VT2施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT2正向偏置而導(dǎo)通時，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同；在?t?2?時，電源電壓過零，VT2自然關(guān)斷。當(dāng)電源電壓反向過零時，由于反電動勢負(fù)載阻止電流變化，故電流不能立即為零，此時晶閘管導(dǎo)通角?的大小，不但與控制角?有關(guān)，而且與負(fù)載阻抗角?有關(guān)。兩只晶閘管門極的起始控制點(diǎn)分別定在電源電壓每個半周的起始點(diǎn)。穩(wěn)態(tài)時，正負(fù)半周的相等，負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（電源電流）和負(fù)載電壓的波形相似。

3.2 控制電路的設(shè)計

3.2.1觸發(fā)信號的種類

晶閘管由關(guān)斷到開通，必須具備兩個外部條件：第一是承受足夠的正向電壓；第二是門極與陰極之間加一適當(dāng)正向電壓、電流信號(觸發(fā)信號)。門極觸發(fā)信號有直流信號、交流信號和脈沖信號三種基本形式。

直流信號：

在晶閘管加適當(dāng)?shù)年枠O正向電壓的情況下，在晶閘管門極與陰極間加適當(dāng)?shù)闹绷麟?/p>

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

壓，則晶閘管將被觸發(fā)導(dǎo)通。這種觸發(fā)方式在實際中應(yīng)用極少。因為晶閘管在其導(dǎo)通后就不需要門極信號繼續(xù)存在。若采用直流觸發(fā)信號將使晶閘管門極損耗增加，有可能超過門極功耗；在晶閘管反向電壓時，門極直流電壓將使反向漏電流增加，也有可能造成晶閘管的損壞。

交流信號：

在晶閘管門極與陰極間加入交流電壓，當(dāng)交流電壓uc=ut時，晶閘管導(dǎo)通。ut是保證晶閘管可靠觸發(fā)所需的最小門極電壓值，改變u。值，可改變觸發(fā)延遲角α。這種觸發(fā)形式也存在許多缺點(diǎn)，如：在溫度變化和交流電壓幅值波動時，觸發(fā)延遲角不穩(wěn)定，可通過交流電壓u。值來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的變化范圍較小(00≤α≤900)。

3脈沖信號：

在晶閘管門極觸發(fā)電路中使用脈沖信號，不僅便于控制脈沖出現(xiàn)時刻，降低晶閘管門極功耗，還可以通過變壓器的雙繞組或多繞組輸出，實現(xiàn)信號的隔離輸出。因此，觸發(fā)信號多采用脈沖形式。3.2.2觸發(fā)電路設(shè)計

晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要要的時刻有阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。廣義上講，晶閘管觸發(fā)電路往往還包括對其觸發(fā)時刻進(jìn)行控制的相位控制電路，但這里專指脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，對反電動勢負(fù)載的變流器應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)； 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增加為器件最大觸發(fā)電流的3-5倍，脈沖前沿的陡度也許增加，一般需達(dá)1-2A/us；3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)；4）應(yīng)有的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。

根據(jù)以上要求分析，采用KC05移相觸發(fā)器進(jìn)行觸發(fā)電路的設(shè)計。KC05可控硅移相觸發(fā)器適用于雙向可控硅或兩只反向并聯(lián)可控硅的交流相位控制。KC05驅(qū)動電路如圖3-2所示：

圖3-2

KC05移相觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)電路 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

3.2.3總的電路圖

本次設(shè)計的總的電路圖如圖3-3所示系統(tǒng)原理圖如圖3-4所示

圖3-3 總電路圖

圖3-4系統(tǒng)原理方框

主電路其實是比較簡單的，一個均值為200V的電壓源，2個反并聯(lián)的晶閘管，還有一個阻感負(fù)載。觸發(fā)電路的設(shè)計相對復(fù)雜，不過其實觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號也可以用2個脈沖波代替，脈沖的周期與電源的周期相同，但是2個脈沖要錯開半個周期的時間，也就是0.01秒。

4單相交流調(diào)壓電路仿真結(jié)果及結(jié)果分析

4.1 仿真結(jié)果

本單相交流調(diào)壓電路仿真是在MATLAB軟件中的simulink環(huán)境下組建的電路模型，圖4-1為單相交流調(diào)壓電路的模型圖，圖中觸發(fā)脈沖g1和觸發(fā)脈沖g2分別是反向并聯(lián)晶閘管模塊VT1，VT2的觸發(fā)脈沖電路。

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

圖4-1 單相交流電壓電路仿真電路圖

圖4-2 a=0度時，單相交流調(diào)壓電路波形

圖4-3 a=30度時，單相交流調(diào)壓電路波形

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

圖4-4 a=60度時，單相交流調(diào)壓電路波形

圖4-5 a=90度時，單相交流調(diào)壓電路波形

圖4-6 a=150度時，單相交流調(diào)壓電路波形

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

圖4-7 a=180度時，單相交流調(diào)壓電路波形

4.2 結(jié)果分析

上面圖4-2---圖4-7給出了?分別為0度、30度，60度，90度、150度和180度時單相交流調(diào)壓電路的純電阻負(fù)載的電壓和電流的仿真波形。

當(dāng)晶閘管觸發(fā)控制角?=0時，U=U2，負(fù)載兩端的電壓U和流過其電流IRL的波形均為正弦波。當(dāng)?>0時，U、Irl的波形為非正弦波，控制角?從0-180度范圍改變時，輸出電壓有效值U從U2下降到0，控制角?對輸出電壓U的移相可控區(qū)域是0---180度。把?角等于0度、30度，60度，90度、150度和180度分別代入下式

U??1????2U2sin?td??t??U212?12??212?sin2??

56????可求得

U0?U2U30=U2sin0????0??U2???6?1?U234?sin(2?6)?????3??U234???0.99U2

U60?U2U90?U212?sin(2?3)?????2??U2?2U23?0.9012?sin(2?2)?5?12?U20?1U22?0.71U150?U2 12?sin(2?)????512??U20?1U22?0.67111 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

U180?U212???sin(2??)????U20?0?0

觀察圖4-2圖4-7的仿真波形，可得到隨著?角增大，負(fù)載兩端電壓U的波形的曲線部分的寬度越來越窄，則其有效值將不斷減小。

由此可知，理論分析與仿真結(jié)果是一致的。在Simulink 環(huán)境下利用電力系統(tǒng)模塊庫中的電力電子器件組建單相交流調(diào)壓純電阻電路，并對電路進(jìn)行相應(yīng)的理論分析和仿真實驗。仿真實驗結(jié)果表明，通過控制?角的大小，單相交流調(diào)壓電路能夠得到很好的調(diào)壓結(jié)果。單相交流電壓電路設(shè)計總電路圖如圖5-1

圖5-1單相交流電壓電路總電路圖 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

總 結(jié)

通過電力電子技術(shù)課程設(shè)計，我加深了對課本專業(yè)知識的理解，平常都是理論知識的學(xué)習(xí)，在此次課程設(shè)計中，真正做到了自己查閱資料、完成一個基本匯編程序的設(shè)計。在此次的設(shè)計過程中，我更進(jìn)一步地熟悉了單相交流調(diào)壓電路的原理以及觸發(fā)電路的設(shè)計。當(dāng)然，在這個過程中我也遇到了困難，通過查閱資料，相互討論，我準(zhǔn)確地找出錯誤所在并及時糾正了，這也是我最大的收獲，使自己的實踐能力有了進(jìn)一步的提高，讓我對以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。通過這次課程設(shè)計使我懂得了只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計的過程中難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計，把以前所學(xué)過的知識重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識。

通過單相半波交流電路的設(shè)計，使我加深了對整流電路的理解，讓我對電力電子該課程產(chǎn)生了濃厚的興趣。對于一個電路的設(shè)計，首先應(yīng)該對它的理論知識很了解，這樣才能設(shè)計出性能好的電路。整流電路中，開關(guān)器件的選擇和觸發(fā)電路的選擇是最關(guān)鍵的，開關(guān)器件和觸發(fā)電路選擇的好，對整流電路的性能指標(biāo)影響很大。在這次課程設(shè)計過程中，碰到的難題就是對晶閘管的相關(guān)參數(shù)的計算，因為在學(xué)習(xí)中沒能很好的系統(tǒng)的總結(jié)晶閘管相關(guān)知識。在整個課程設(shè)計中貫穿的計算過程沒能很好的把握。在今后的學(xué)習(xí)中要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗，對電力電子課程進(jìn)行補(bǔ)充。為以后深入的學(xué)習(xí)自動化專業(yè)做鋪墊。通過這次課程設(shè)計我對于文檔的編排格式、原理圖波有了一定的了解，這對于以后的畢業(yè)設(shè)計及工作需要都有頗大的幫助，在完成課程設(shè)計的同時我也在復(fù)習(xí)一遍電力電子技術(shù)這門課程，把以前一些沒弄懂的問題基本掌握了。

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計

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致 謝

感謝指導(dǎo)王老師為期一周的悉心指導(dǎo)，在這次設(shè)計中，使我了解了和學(xué)到了許多書本所沒有的東西，擴(kuò)充了自己的知識，開發(fā)了自己的思考能力，提高了自己在制作實物過程中的動手能力。比如說，WORD的應(yīng)用，matlab的應(yīng)用，現(xiàn)在終于可以很熟練的使用這個軟件了，這對我以后做課程設(shè)計是有非常大的幫助的。因為必須完成課程設(shè)計，所以必須在網(wǎng)上，在書上找相關(guān)的資料，這讓我花了大量的時間，在這些時間里，讓我體會到了學(xué)習(xí)的充實的快樂，也讓我在現(xiàn)實中把書本上的知識學(xué)習(xí)的更完善。感謝石老師可以給我這樣的機(jī)會去學(xué)習(xí)，去鍛煉，希望以后的學(xué)習(xí)中，會有更多這樣的機(jī)會。