1 引言
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。电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。
由于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课程设计，从而提高我们设计电路实例的能力，更好的巩固所学知识，也可以利用仿真软件进行修正改善我们的设计。因为整流电路应用非常广泛，而单相全波整流电路又有利于夯实基础，有单相桥式全控整流电路和单相双半波可控整流电路。而前者电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。而单相双半波可控整流电路又称单相全波可控整流电路。此电路变压器是带中心抽头的，在u2正半周T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。当接其他负载时，也有相同的结论。因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。故我们将单相全波可控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
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2 概述
2.1 题目意义
由于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课程设计，从而提高我们设计电路实例的能力，更好的巩固所学知识，也可以利用仿真软件进行修正改善我们的设计。因为整流电路应用非常广泛，而单相全波整流电路又有利于夯实基础。 2.2 个人工作
本人主要进行了资料查阅，用来软件仿真（Multisim）对主电路、触发电路都进行了全参数仿真，同时对电阻负载、阻感负载、反电势负载都分别进行了仿真，并绘制出其相应波形图以供数据分析。从而了解了整个电路的运行工作情况。 2.3 系统主要功能
将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电。
3 硬件电路设计及描述
3.1 工作原理 3.1.1 总电路框图
触发电路 单相交流电源 变 压 器 整流 主 电路 负载电路 图3.1.1总电路的原理框图
该电路主要由四部分构成，分别为电源，过电保护电路，整流电路和触发电路构成。输入的信号经变压器变压后通过过电保护电路，保证电路出现过载或短路故障时，不至于伤害到晶闸管和负载。在电路中还加了防雷击的保护电路。然
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后将经变压和保护后的信号输入整流电路中。
在电路中,过电保护部分我们分别选择的快速熔断器做过流保护,而过压保护则采用RC电路。整流部分电路则是根据题目的要求，我们选择学过的单相全波整流电路。该电路的结构和工作原理是利用晶闸管的开关特性实现将交流变为直流的功能。单结晶体管直接触发电路的移相范围变化较大，而且由于是直接触发电路它的结构比较简单。一方面是方便我们对设计电路中变压器型号的选择。
3.1.2 主电路原理图
单相全波整流电路如图3.1.2所示，波形图如图3.2所示。
图3.1.2 单相全波整流电路
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图3.1.3 单相全波整流波形图
3.1.3 晶闸管触发电路原理图及工作原理
晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求：
①触发信号可为直流、交流或脉冲电压。
②触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。
③触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。
④触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 单结晶体管触发电路：
由单结晶体管构成的触发电路具有简单、可靠、抗干扰能力强、温度补偿性能好，脉冲前沿徒等优点，在容量小的晶闸管装置中得到了广泛应用。他由自激震荡、同步电源、移相、脉冲形成等部分组成，电路图如图3.1.4所示。
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图3.1.4 相控触发电路原理图
注：仿真中采用脉冲电压代替触发电路
3.1.4 保护电路原理图及工作原理
1)过电流保护
当电力电子变流装置内部某些器件被击穿或短路；驱动、触发电路或控制电路发生故障；外部出现负载过载；直流侧短路；可逆传动系统产生逆变失败；以及交流电源电压过高或过低；均能引起装置或其他元件的电流超过正常工作电流，即出现过电流。因此，必须对电力电子装置进行适当的过电流保护。 2)过电压保护
设备在运行过程中，会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭。同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现，因此，必须对电力电子装置进行适当的过电压保护，如图3.1.5所示。
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