第一篇：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐方贪?/a>

第二篇：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐方贪?/a>

單相半波整流電路教案[1].txt愛(ài)情是彩色氣球，無(wú)論顏色如何嚴(yán)厲，經(jīng)不起針尖輕輕一刺。一流的愛(ài)人，既能讓女人愛(ài)一輩子，又能一輩子愛(ài)一個(gè)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(yàn)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(chēng)： 《電子電路基礎(chǔ)》 適用專(zhuān)業(yè)層次：中技電子技術(shù)專(zhuān)業(yè) 所用教材： 《電子電路基礎(chǔ)》勞動(dòng)第二版 所需課時(shí)數(shù)：2 課時(shí)

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(jiǎn)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(shí)也是教材前面半導(dǎo)體二極管知識(shí)的一個(gè)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(shí)教師應(yīng)吃透教材，深入淺出，利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、掛圖形像 直觀地幫助學(xué)生掌握本節(jié)知識(shí)，并設(shè)計(jì)問(wèn)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(lèi)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(guò)程就較吃力，針對(duì)這一特點(diǎn)，本人直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，利用直觀現(xiàn)象來(lái)激發(fā)學(xué)生 的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的聽(tīng)課注意力。在講授本節(jié)內(nèi)容時(shí)，本人在課堂上親自演示用示波器 測(cè)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(duì)比波形來(lái)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(lái)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(shí)進(jìn)行講練結(jié)合，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法展開(kāi)教學(xué)。整個(gè)教學(xué) 過(guò)程中應(yīng)充分利用插圖并通過(guò)教師的示范及學(xué)生親自動(dòng)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(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度。在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)最好邊講 解，邊操作．教師的演示將對(duì)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(jià)值觀 教學(xué)目標(biāo)與價(jià)值觀

情感目標(biāo)：利用實(shí)物展示、掛圖和演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)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(jì)算。價(jià) 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(jì)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(shí)物展示法、實(shí)驗(yàn)演示法、講練結(jié)合法、實(shí)物展示法、實(shí)驗(yàn)演示法、講練結(jié)合法、啟發(fā)誘導(dǎo)法

教學(xué)活動(dòng)

一：復(fù)習(xí)提問(wèn)（約 3 分鐘）0（1）：教師拿出一個(gè) 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(hào)。（2）：提問(wèn)二極管的單向?qū)щ娦圆⒄?qǐng)同學(xué)們畫(huà)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(dòng)環(huán)節(jié)（教師展示手機(jī)充電器對(duì)鋰電池充電過(guò)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(lái)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(chǔ)的是 低壓直流電能，那么請(qǐng)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(duì)了。所以今天這兩堂課我們就要一起來(lái)學(xué)習(xí)如何將電網(wǎng)中 220V、50HZ 的交流電能變 換成脈動(dòng)的低壓直流電能單相半波整流電路（板書(shū)）

（二）：教師演示實(shí)驗(yàn)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(cè)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(shí)驗(yàn)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(lái)理解單相半波整流電路的功能。

（板書(shū)）整流：將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。（板圖）

分鐘）三：進(jìn)行授課（約 71 分鐘）

（一）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返慕Y(jié)構(gòu)與工作原理（板書(shū)）（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(shí)老師請(qǐng)同學(xué)們回答。（任務(wù)驅(qū)動(dòng)法 教學(xué)可集中學(xué)生的聽(tīng)課注意力）1：電路結(jié)構(gòu)組成（板書(shū)）（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(gè)具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載。2：工作原理（板書(shū)）教師引導(dǎo)： 輸入整流電路的交流電壓來(lái)自于電源變壓器的二次繞組輸出端，在分析整流 原理時(shí)應(yīng)將交流電壓分成正、負(fù)半周兩種情況來(lái)考慮。另外為了分析方便，變壓器 T 應(yīng)假 設(shè)為無(wú)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）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返恼髟恚ò鍟?shū)）整流過(guò)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(lái)檢驗(yàn)整流二極管的導(dǎo)通與截止的情況，在實(shí)際電路中人眼時(shí)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(shí)的電流回路分析（板書(shū)）：V（掛圖）

教師提問(wèn)：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(qǐng) 學(xué)生回答）②：若在上面圖中把整流二極管 V 極性對(duì)調(diào)后整理電路的原理又怎樣分析 呢？（給 1 分鐘時(shí)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(dòng)：通過(guò)整流二級(jí)管導(dǎo)通時(shí)電流的分析，可以進(jìn)一步理解整流電路的工作原理，同時(shí)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(gè)點(diǎn)出現(xiàn)開(kāi)路故障都將造 成無(wú)電流輸出。（設(shè)置幾個(gè)開(kāi)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(shí)際問(wèn)題的能力。）（3）

：輸出電壓極性與電壓電流波形分析(板書(shū))（板圖）

設(shè)變壓器：次級(jí)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(guò)負(fù)載 RL，在 RL 上的壓降為輸出電壓 UL，因?yàn)檩敵鲭妷簽閱蜗蛎}動(dòng)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(dòng)：將整流二極管 V 極性對(duì)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(jì)算與整流二極管的選取（板書(shū)）（約 28 分鐘）

1：負(fù)載電壓電流計(jì)算（板書(shū)）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(shí)間變化，數(shù)學(xué)理論可證明輸出直流電壓 UL 為一個(gè)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(shū))UL U = 0 45 2（板書(shū)）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(shí)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(shí)最大的整流電流 I OM 應(yīng)大于負(fù)載電流 I L，可見(jiàn)選

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

通過(guò)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娦浴＃?）：由于半波整流電路所采用元器件較少，所構(gòu)成的電路簡(jiǎn)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(dòng)大，變壓器一半的時(shí)間未利用，所以效率較 低，只適用于對(duì)脈動(dòng)要求不高的場(chǎng)合。（可引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)）（3）：在選用整流二極管時(shí)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(shū)板圖設(shè)計(jì) 板書(shū)板圖設(shè)計(jì) 板圖

單相半波整流電路

整流：將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。

（一）：?jiǎn)蜗喟胝麟娐返慕Y(jié)構(gòu)與工作原理 4 1：電路結(jié)構(gòu)組成

2：工作原理（1）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返恼髟?掛圖）（掛圖）

（掛圖）掛圖）（2）導(dǎo)通時(shí)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(jì)算與整流二極管的選取 1：負(fù)載電壓電流計(jì)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：?jiǎn)蜗虬氩ㄕ麟娐方贪?/a>

單相半波整流電路教案

課程名稱(chēng)：《電子電路基礎(chǔ)》

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

所需課時(shí)數(shù)：2課時(shí)

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(jiǎn)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(shí)也是教材前面半導(dǎo)體二極管知識(shí)的一個(gè)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(shí)教師應(yīng)吃透教材，深入淺出，利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、掛圖形像直觀地幫助學(xué)生掌握本節(jié)知識(shí)，并設(shè)計(jì)問(wèn)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(lèi)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(guò)程就較吃力，針對(duì)這一特點(diǎn)，本人直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，利用直觀現(xiàn)象來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的聽(tīng)課注意力。在講授本節(jié)內(nèi)容時(shí)，本人在課堂上親自演示用示波器測(cè)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(duì)比波形來(lái)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(lái)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(shí)進(jìn)行講練結(jié)合，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法展開(kāi)教學(xué)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)充分利用插圖并通過(guò)教師的示范及學(xué)生親自動(dòng)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(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度。在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)最好邊講解，邊操作．教師的演示將對(duì)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(jià)值觀

情感目標(biāo)：利用實(shí)物展示、掛圖和演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)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(jì)算。價(jià) 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(jì)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(shí)物展示法、實(shí)驗(yàn)演示法、講練結(jié)合法、啟發(fā)誘導(dǎo)法

教學(xué)活動(dòng)

一：復(fù)習(xí)提問(wèn)（約3分鐘）

0（1）：教師拿出一個(gè)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(hào)。（2）：提問(wèn)二極管的單向?qū)щ娦圆⒄?qǐng)同學(xué)們畫(huà)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(dòng)環(huán)節(jié)（教師展示手機(jī)充電器對(duì)鋰電池充電過(guò)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(lái)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(chǔ)的是低壓直流電能，那么請(qǐng)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(duì)了。所以今天這兩堂課我們就要一起來(lái)學(xué)習(xí)如何將電網(wǎng)中220V、50HZ的交流電能變換成脈動(dòng)的低壓直流電能--------單相半波整流電路（板書(shū)）

（二）：教師演示實(shí)驗(yàn)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(cè)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(shí)驗(yàn)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(lái)理解單相半波整流電路的功能。

（板書(shū)）整流：將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。（板圖）

三：進(jìn)行授課（約71分鐘）

（一）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返慕Y(jié)構(gòu)與工作原理（板書(shū)）（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(shí)老師請(qǐng)同學(xué)們回答。（任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)可集中學(xué)生的聽(tīng)課注意力）1：電路結(jié)構(gòu)組成（板書(shū)）（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(gè)具體的電子電路或其它性質(zhì)的負(fù)載。

2：工作原理（板書(shū)）教師引導(dǎo)：輸入整流電路的交流電壓來(lái)自于電源變壓器的二次繞組輸出端，在分析整流原理時(shí)應(yīng)將交流電壓分成正、負(fù)半周兩種情況來(lái)考慮。另外為了分析方便，變壓器T應(yīng)假設(shè)為無(wú)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）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返恼髟恚ò鍟?shū)）

整流過(guò)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(lái)檢驗(yàn)整流二極管的導(dǎo)通與截止的情況，在實(shí)際電路中人眼時(shí)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(shí)的電流回路分析（板書(shū)）（掛圖）

教師提問(wèn)：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(qǐng)學(xué)生回答）

②：若在上面圖中把整流二極管V極性對(duì)調(diào)后整理電路的原理又怎樣分析呢？（給1分鐘時(shí)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(dòng)：通過(guò)整流二級(jí)管導(dǎo)通時(shí)電流的分析，可以進(jìn)一步理解整流電路的工作原理，同時(shí)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(gè)點(diǎn)出現(xiàn)開(kāi)路故障都將造成無(wú)電流輸出。（設(shè)置幾個(gè)開(kāi)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(shí)際問(wèn)題的能力。）（3）：輸出電壓極性與電壓電流波形分析(板書(shū))（板圖）

設(shè)變壓器：次級(jí)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(guò)負(fù)載RL，在RL上的壓降為輸出電壓UL，因?yàn)檩敵鲭妷簽閱蜗蛎}動(dòng)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(dòng)：將整流二極管V極性對(duì)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(jì)算與整流二極管的選取（板書(shū)）（約28分鐘）

1：負(fù)載電壓電流計(jì)算（板書(shū)）

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(shí)間變化，數(shù)學(xué)理論可證明輸出直流電壓UL為一個(gè)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(shū))

輸出電流:IL?ULU?0?452（板書(shū)）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(shí)所承受的最高反向電壓為u2的峰值即：可見(jiàn)選URM?2U2,整流二極管在正向?qū)〞r(shí)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(shū))URM>2U2(板書(shū))3：講解例題（教材P193例題1）

通過(guò)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）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐窂V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(jiǎn)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(dòng)大，變壓器一半的時(shí)間未利用，所以效率較低，只適用于對(duì)脈動(dòng)要求不高的場(chǎng)合。（可引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)）

（3）：在選用整流二極管時(shí)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(shū)板圖設(shè)計(jì)

單相半波整流電路

整流：將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。

（一）：?jiǎn)蜗喟胝麟娐返慕Y(jié)構(gòu)與工作原理 1：電路結(jié)構(gòu)組成

2：工作原理（1）：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返恼髟恚⊕靾D）

（掛圖）

（2）：V導(dǎo)通時(shí)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(jì)算與整流二極管的選取 1：負(fù)載電壓電流計(jì)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：?jiǎn)蜗鄻蚴秸鳛V波電路教案

單相橋式整流濾波電路教案

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

1． 簡(jiǎn)單介紹二極管的單向?qū)щ娦裕缓螽?huà)出橋式整流電路的原理圖。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(shí)間不斷變化。

3． 講交流轉(zhuǎn)變成直流的過(guò)程。為了簡(jiǎn)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(gè)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(shí)會(huì)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(lái)討論大小。我們知道二極管的管壓降是0.7V。也就是說(shuō)，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(méi)有關(guān)系。也就是說(shuō)，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(huà)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(shí)，OX上就會(huì)得到脈動(dòng)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(dòng)直流）。單相橋式整流電路的工作原理，如果用一句話來(lái)總結(jié)，那就是：兩兩成對(duì)，交替導(dǎo)通。

4． 接下來(lái)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?yàn)檎髦蟮妮敵鲭妷翰▌?dòng)很大，很多設(shè)備不能使用。

4.2 濾波電路的分類(lèi)：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?yàn)殡娙轂V波電路簡(jiǎn)單，成本低，效果好；不好的是給整流二極管帶來(lái)很大的沖擊電流，還會(huì)產(chǎn)生高次諧波，對(duì)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(chǎng)合。組合濾波多用于要求較高的場(chǎng)合。電感濾波之后，往往會(huì)加一個(gè)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(huà)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?zhuān)娙菘梢园阎绷鞲魯啵挚梢宰尳涣魍ㄟ^(guò)（隔直通交）。整流之后的脈動(dòng)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(guò)電容返回電源）。這樣一來(lái)，就只剩直流了。另一種解釋是，電容是儲(chǔ)能元件。當(dāng)輸入電壓高時(shí)，輸入不光給負(fù)載供電，還給電容充電，這時(shí)電容上儲(chǔ)存有相當(dāng)?shù)碾娔埽?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(lái)高且平滑的電壓。工作原理示意圖如下：

4.5 經(jīng)過(guò)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(shí)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(guò)上面的講述，同學(xué)們對(duì)整流有一定的認(rèn)識(shí)，但是理解不透徹；對(duì)濾波就是稍微有點(diǎn)概念，對(duì)工作原理理解不了。

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

1． 后來(lái)我想起同學(xué)們?cè)诼?tīng)整流時(shí)，對(duì)為什么會(huì)產(chǎn)生圖中折線電流表示不理解。于是我在下一個(gè)班講解為什么會(huì)出現(xiàn)折線所示電流時(shí)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(shí)有兩個(gè)方向，流過(guò)哪些只二極管呢？流過(guò)D4不可能（電流方向與二極管方向相反），只能從D1流過(guò)。

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

這時(shí)又有兩個(gè)方向，從D3流過(guò)還從D4過(guò)呢？把各點(diǎn)電壓標(biāo)上去，就一目了然。假設(shè)某一時(shí)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?yàn)槎O管的管壓降是0.7V，所以D1的陰極電壓是11.3V，D3的陽(yáng)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(guò)。同理，電流到達(dá)D3陰極后，也不能經(jīng)D2流過(guò)，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(méi)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(dòng)一下位置，得到下圖。

同理，當(dāng)交流電下正上負(fù)時(shí)，可以得到如下圖所示電流：

再做一下變形，即可得到。

經(jīng)過(guò)如此講述，同學(xué)們對(duì)于折線所示電流有了較為清晰的認(rèn)識(shí)。3． 接下來(lái)說(shuō)說(shuō)對(duì)濾波電路講解所做的改變。

同學(xué)們對(duì)于濾波本身沒(méi)有太多的認(rèn)識(shí)，因此我舉一個(gè)關(guān)于水電站例子說(shuō)明濾波的作用。

這是一座水電站示意圖。水庫(kù)的上游有很多條河流，把水流到水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)。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(shí)大時(shí)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(shí)高時(shí)低，用起來(lái)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)模悍较虿蛔儯笮r(shí)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(gè)問(wèn)題的辦法，就是在中間建一個(gè)水庫(kù)。當(dāng)上游戲河流水流大的時(shí)候，上游河流的水不光給發(fā)電機(jī)供水，還把多余的水儲(chǔ)存在水庫(kù)里，當(dāng)上游河流水流較小的時(shí)候，水庫(kù)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(kù)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(shí)，輸入電壓不光給負(fù)載供電，還把多余的電能儲(chǔ)存在電容里，當(dāng)輸入電壓由高降低后，電容就把儲(chǔ)存在其中的電能釋放出來(lái)，這樣就保證負(fù)載上得到了平滑的電壓。水電站中，水庫(kù)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(guò)這樣講述，同學(xué)們對(duì)整流濾波電路理解深刻多了。

經(jīng)過(guò)此次改變，我發(fā)現(xiàn)給中職生講課時(shí)，要針對(duì)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(dòng)，舉一些貼近生活的實(shí)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(shí)為了講清某個(gè)知識(shí)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：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路課程設(shè)計(jì)

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì) 單相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)目的..............................2 1.1 電路設(shè)計(jì)任務(wù)....................................................2 1.2 電路設(shè)計(jì)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(jì)方案及選擇..................................................5 3 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)..........................................5 3.1 主電路的設(shè)計(jì)....................................................5 3.2 控制電路的設(shè)計(jì)..................................................6 3.2.1觸發(fā)信號(hào)的種類(lèi)................................................6 3.2.2觸發(fā)電路設(shè)計(jì)..................................................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(jì)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(jì) 單相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)目的

1.1 電路設(shè)計(jì)任務(wù) 進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較，并選定設(shè)計(jì)方案。2 完成單元電路的設(shè)計(jì)和主要元器件的說(shuō)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(dòng)電路的設(shè)計(jì)。5 電路的仿真。1.2 電路設(shè)計(jì)目的

電力電子技術(shù)是專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，做課程設(shè)計(jì)是為了讓我們運(yùn)用學(xué)過(guò)的電路原理的知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行查找資料，選擇方案，設(shè)計(jì)電路，撰寫(xiě)報(bào)告，制作電路等，進(jìn)一步加深對(duì)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(shí)也鍛煉了自己的實(shí)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(kāi)始時(shí)刻觸發(fā)VT1，負(fù)半周開(kāi)始時(shí)刻觸發(fā)VT2，形同一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)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(shí)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(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)控制晶閘管開(kāi)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(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，也用于異步電動(dòng)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(jì)

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(jì)主要是研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。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(shí)驗(yàn)對(duì)阻感負(fù)載予以重點(diǎn)討論。圖中的2個(gè)晶閘管也可以用一個(gè)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(duì)2個(gè)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(gè)反并聯(lián)的晶閘管，還有一個(gè)阻感負(fù)載。其中2反并聯(lián)的晶閘管可用一個(gè)雙相晶閘管代替，阻感負(fù)載可以用一個(gè)電阻和一個(gè)電感串聯(lián)，也可以用一個(gè)串聯(lián)諧振代替2個(gè)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(mén)極無(wú)信號(hào)，控制電流Ig為0時(shí)，在陽(yáng)(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(chēng)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(gè)VBO值稱(chēng)為正向轉(zhuǎn)折電壓，這種導(dǎo)通是非正常導(dǎo)通，會(huì)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(yáng)一一陰極之間加上反向電壓時(shí)，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(shí)可控硅的反向從阻斷突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)是反向擊穿，器件會(huì)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(shí)候會(huì)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(huì)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(chē))中工作時(shí)，必須能夠以電源頻率重復(fù)地經(jīng)受一定的過(guò)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(huì)出現(xiàn)的浪涌電壓因素，在選擇代用參數(shù)的時(shí)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(jì)

當(dāng)穩(wěn)定的額定結(jié)溫時(shí)所允許的最大通態(tài)平均電流。而一般變流器工作時(shí)，各臂的可控硅有不均流因素。可控硅在多數(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(mén)極(控制級(jí))參數(shù)

可控硅門(mén)極施加控制信號(hào)使它由阻斷變成導(dǎo)通需經(jīng)歷一段時(shí)間，這段時(shí)問(wèn)稱(chēng)開(kāi)通時(shí)間tgt，它是由延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tx組成，tr是從門(mén)極電流脈沖前沿的某一規(guī)定起(比如門(mén)極電流上升到終值的90％時(shí)起)到通態(tài)陽(yáng)極電流IA達(dá)到終值的10％那瞬為止的時(shí)間隔，tr是陽(yáng)極電流從l0％上升到90％所經(jīng)歷的時(shí)間。可見(jiàn)開(kāi)通時(shí)間tgt與可控硅門(mén)極的可觸發(fā)電壓、電流有關(guān)，與可控硅結(jié)溫，開(kāi)通前陽(yáng)極電壓、開(kāi)通后陽(yáng)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(shí)可達(dá)幾十甚至幾百μs以上(陽(yáng)極電流的上升慢)。在選用可控硅時(shí)，特別是在有串并聯(lián)使用時(shí)，應(yīng)盡量選擇門(mén)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(shí)將引起正向電壓無(wú)法平均分配，使tgt較長(zhǎng)的可控硅管受損，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)tgt較短的可控硅管將分配更大的電流而受損，這對(duì)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(duì)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(mén)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。可減少觸發(fā)不通而出現(xiàn)缺相運(yùn)行。以上所述說(shuō)明在某些情況下應(yīng)對(duì)VGT和IGT參數(shù)進(jìn)行選擇。(以上舉例對(duì)500A的可控硅參考參數(shù))選擇關(guān)斷時(shí)間(tg)

可控硅在陽(yáng)極電流減少為0以后，如果馬上就加上正向陽(yáng)極電壓，即使無(wú)門(mén)極信號(hào)，它也會(huì)再次導(dǎo)通，假如在再次加上正向陽(yáng)極電壓之前使器件承受一定時(shí)間的反向偏置電壓，也不會(huì)誤導(dǎo)通，這說(shuō)明可控硅關(guān)斷后需要一定的時(shí)間恢復(fù)其阻斷能力。從電流過(guò)O到器件能阻斷重加正向電壓的瞬間為止的最小時(shí)聞間隔是可控硅的關(guān)斷時(shí)間tg，由反向恢復(fù)時(shí)間t和門(mén)極恢復(fù)時(shí)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(chē)斬波器，變頻調(diào)速等情況中使用，一定要對(duì)關(guān)斷時(shí)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(shí)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(shí)間在60-100μs，其工作頻率可達(dá)幾百至lKHZ，即電機(jī)車(chē)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(jì)

晶閘管由四層半導(dǎo)體（P1、N1、P2、N2）組成，形成三個(gè)結(jié)J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分別從P1、P2、N2 引入A、G、K 三個(gè)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(gè)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(jì)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(shí)的電路圖如圖2-1所示，在負(fù)載和交流電源間用兩個(gè)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(jì)

3.1 主電路的設(shè)計(jì)

所謂交流調(diào)壓就是將兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)控制晶閘管開(kāi)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(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，也用于異步電動(dòng)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(jì)主要是 單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)

研究單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。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(shì)電阻負(fù)載予以重點(diǎn)討論。圖3-1分別為反電勢(shì)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(gè)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(duì)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(shí)刻（?=0），均為電壓過(guò)零時(shí)刻。在?t??時(shí)，對(duì)VT1施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT1正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同；在?t??時(shí)，電源電壓過(guò)零，因電阻性負(fù)載，電流也為零，VT1自然關(guān)斷。在?t????時(shí)，對(duì)VT2施加觸發(fā)脈沖，當(dāng)VT2正向偏置而導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓波形與電源電壓波形相同；在?t?2?時(shí)，電源電壓過(guò)零，VT2自然關(guān)斷。當(dāng)電源電壓反向過(guò)零時(shí)，由于反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載阻止電流變化，故電流不能立即為零，此時(shí)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(mén)極的起始控制點(diǎn)分別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn)。穩(wěn)態(tài)時(shí)，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(jì)

3.2.1觸發(fā)信號(hào)的種類(lèi)

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

直流信號(hào)：

在晶閘管加適當(dāng)?shù)年?yáng)極正向電壓的情況下，在晶閘管門(mén)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(jì)

壓，則晶閘管將被觸發(fā)導(dǎo)通。這種觸發(fā)方式在實(shí)際中應(yīng)用極少。因?yàn)榫чl管在其導(dǎo)通后就不需要門(mén)極信號(hào)繼續(xù)存在。若采用直流觸發(fā)信號(hào)將使晶閘管門(mén)極損耗增加，有可能超過(guò)門(mén)極功耗；在晶閘管反向電壓時(shí)，門(mén)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(hào)：

在晶閘管門(mén)極與陰極間加入交流電壓，當(dāng)交流電壓uc=ut時(shí)，晶閘管導(dǎo)通。ut是保證晶閘管可靠觸發(fā)所需的最小門(mén)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(dòng)時(shí)，觸發(fā)延遲角不穩(wěn)定，可通過(guò)交流電壓u。值來(lái)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的變化范圍較小(00≤α≤900)。

3脈沖信號(hào)：

在晶閘管門(mén)極觸發(fā)電路中使用脈沖信號(hào)，不僅便于控制脈沖出現(xiàn)時(shí)刻，降低晶閘管門(mén)極功耗，還可以通過(guò)變壓器的雙繞組或多繞組輸出，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離輸出。因此，觸發(fā)信號(hào)多采用脈沖形式。3.2.2觸發(fā)電路設(shè)計(jì)

晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門(mén)極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要要的時(shí)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(duì)其觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制的相位控制電路，但這里專(zhuān)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(duì)反電動(dòng)勢(shì)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(duì)戶外寒冷場(chǎng)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(guò)晶閘管門(mén)極的電壓、電流和功率定額，且在門(mén)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(jì)。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(dòng)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(jì)

3.2.3總的電路圖

本次設(shè)計(jì)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(shí)是比較簡(jiǎn)單的，一個(gè)均值為200V的電壓源，2個(gè)反并聯(lián)的晶閘管，還有一個(gè)阻感負(fù)載。觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，不過(guò)其實(shí)觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)也可以用2個(gè)脈沖波代替，脈沖的周期與電源的周期相同，但是2個(gè)脈沖要錯(cuò)開(kāi)半個(gè)周期的時(shí)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(jì)

圖4-1 單相交流電壓電路仿真電路圖

圖4-2 a=0度時(shí)，單相交流調(diào)壓電路波形

圖4-3 a=30度時(shí)，單相交流調(diào)壓電路波形

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)

圖4-4 a=60度時(shí)，單相交流調(diào)壓電路波形

圖4-5 a=90度時(shí)，單相交流調(diào)壓電路波形

圖4-6 a=150度時(shí)，單相交流調(diào)壓電路波形

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)

圖4-7 a=180度時(shí)，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(shí)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(shí)，U=U2，負(fù)載兩端的電壓U和流過(guò)其電流IRL的波形均為正弦波。當(dāng)?>0時(shí)，U、Irl的波形為非正弦波，控制角?從0-180度范圍改變時(shí)，輸出電壓有效值U從U2下降到0，控制角?對(duì)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(jì)

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(lái)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(kù)中的電力電子器件組建單相交流調(diào)壓純電阻電路，并對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)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(jì)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(jì)

總 結(jié)

通過(guò)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)課本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，平常都是理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，在此次課程設(shè)計(jì)中，真正做到了自己查閱資料、完成一個(gè)基本匯編程序的設(shè)計(jì)。在此次的設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)。當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中我也遇到了困難，通過(guò)查閱資料，相互討論，我準(zhǔn)確地找出錯(cuò)誤所在并及時(shí)糾正了，這也是我最大的收獲，使自己的實(shí)踐能力有了進(jìn)一步的提高，讓我對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識(shí)。

通過(guò)單相半波交流電路的設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)整流電路的理解，讓我對(duì)電力電子該課程產(chǎn)生了濃厚的興趣。對(duì)于一個(gè)電路的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該對(duì)它的理論知識(shí)很了解，這樣才能設(shè)計(jì)出性能好的電路。整流電路中，開(kāi)關(guān)器件的選擇和觸發(fā)電路的選擇是最關(guān)鍵的，開(kāi)關(guān)器件和觸發(fā)電路選擇的好，對(duì)整流電路的性能指標(biāo)影響很大。在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，碰到的難題就是對(duì)晶閘管的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)中沒(méi)能很好的系統(tǒng)的總結(jié)晶閘管相關(guān)知識(shí)。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中貫穿的計(jì)算過(guò)程沒(méi)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(yàn)，對(duì)電力電子課程進(jìn)行補(bǔ)充。為以后深入的學(xué)習(xí)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)做鋪墊。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我對(duì)于文檔的編排格式、原理圖波有了一定的了解，這對(duì)于以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及工作需要都有頗大的幫助，在完成課程設(shè)計(jì)的同時(shí)我也在復(fù)習(xí)一遍電力電子技術(shù)這門(mén)課程，把以前一些沒(méi)弄懂的問(wèn)題基本掌握了。

單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)

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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(jì)中，使我了解了和學(xué)到了許多書(shū)本所沒(méi)有的東西，擴(kuò)充了自己的知識(shí)，開(kāi)發(fā)了自己的思考能力，提高了自己在制作實(shí)物過(guò)程中的動(dòng)手能力。比如說(shuō)，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(gè)軟件了，這對(duì)我以后做課程設(shè)計(jì)是有非常大的幫助的。因?yàn)楸仨毻瓿烧n程設(shè)計(jì)，所以必須在網(wǎng)上，在書(shū)上找相關(guān)的資料，這讓我花了大量的時(shí)間，在這些時(shí)間里，讓我體會(huì)到了學(xué)習(xí)的充實(shí)的快樂(lè)，也讓我在現(xiàn)實(shí)中把書(shū)本上的知識(shí)學(xué)習(xí)的更完善。感謝石老師可以給我這樣的機(jī)會(huì)去學(xué)習(xí)，去鍛煉，希望以后的學(xué)習(xí)中，會(huì)有更多這樣的機(jī)會(huì)。