一、单相桥式全控整流电路(电阻性负载)
1电路的结构与工作原理
1.1电路结构
VT1i2aVT3Tidu1u2udRbVT2VT4 图 1 单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)的电路原理图
1.2 工作原理
在电源电压正半波，在wt＜α时，晶闸管VT1，VT4承受正向电压，晶闸管VT2，VT3承受反向电压，此时4个晶闸管都不导通，且假设4个晶闸管的漏电阻相等，则ut1(4)=ut2(3)=1/2U2；在wt=α时，晶闸管VT1，VT4满足晶闸管导通的两条件，晶闸管VT1，VT4导通，负载上的电压等于变压器两端的电压U2；在wt=π时，因电源电压过零，通过晶闸管VT1，VT4的阳极电流小于维持晶闸管导通的条件下降为零，晶闸管关断；在电源负半波，在wt＜α+π时，触发晶闸管VT2，VT3使其元件导通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（Ud=-U2）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向施加到晶闸管VT1，VT4，使其承受反向电压而处于关断状态；在wt=2π时，因电源电压过零，通过晶闸管VT2，VT3的阳极电流小于维持晶闸管导通的条件下降为零，晶闸管关断。
2单相桥式全控整流电路建模
在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示：
图2 单相桥式全控整流电路(电阻性负载)的MATLAB仿真模型
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2.1模型参数设置
在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为20°，60°，90°，150°因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差180°。
晶闸管参数
脉冲参数
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电源参数
负载参数
3 仿真结果与分析
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a．触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下
图3 α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载) b．触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下
图4 α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载) c．触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下
图5 α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果(电阻性负载)
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4小结
单相桥式全控整流电路（电阻性负载）一共采用了四个晶闸管，VT1,VT2两只晶闸管接成共阳极，VT3,VT4两只晶闸管接成共阴极，当u2在（0~α）晶闸管VT1和VT4承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管没有导通。在（α~π）VT1和VT4承受正向电压，有触发脉冲晶闸管VT1，VT4导通。当u2在（π~π+α）闸管VT2和VT3承受正向电压，但是没有触发脉冲晶闸管没有导通。在（π+α~2π）VT2和VT3承受正向电压，有触发脉冲晶闸管VT2， VT3导通。单相桥式全控整流电路（电阻性负载）是典型单相桥式全控整流电路,桥式整流电路的工作方式特点是整流元件必须成对以构成回路，负载为电阻性。
二、单相桥式全控整流电路(阻感性负载)
1电路结构与工作原理
1.1电路结构如图所示
idTu1u2i2aVT1VT3udbVT2VT4R
图6 单相桥式全控整流电路(阻感性负载)的电路原理图
1.2 工作原理
（1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。
（2）在u2正半波的ωt=α时刻及以后：在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud=u2）和电流。电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。
（3）在u2负半波的（π~π+α）区间：当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。
（4）在u2负半波的ωt=π+α时刻及以后：在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压 （ud=-u2）和电流。此
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时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。
从波形可以看出α＞90º输出电压波形正负面积相同，平均值为零，所以移相范围是0～90º。控制角α在0～90º之间变化时，晶闸管导通角θ=π，导通角θ与控制角α无关。晶闸管承受的最大正、反向电压。
2 MATLAB建模
在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示：
图7 单相桥式全控整流电路(阻感性负载)的MATLAB仿真模型
2.1模型参数设置
在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30°，50°，90°，150°，因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差180°。
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晶闸管参数
脉冲参数
电源参数
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3 仿真结果与分析
a. 触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下
图8 α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果(阻感性负载)
b. 触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下
图9 α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果(阻感性负载)
c. 触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下
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图10 α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果(阻感性负载)
4小结
通过仿真可知，由于电感的作用，输出电压出现负波形，当电感无限增大时，控制角a在0~90°之间变化时，晶闸管导通角θ=180°，导通角θ与控制角a无关。
经过自己仿真，在设置脉冲时，不同信号对的晶闸管要给予的脉冲相差180°，无论控制角α多大，输出电流波形因电感很大而呈一水平线，在电源输出反向电压时，晶闸管组还没有脉冲，由于有电感的存在，电感性负载仍有电流通过，所以通过电阻的电流不变。
三、单相桥式全控整流电路(反电动势负载)
1电路的结构与工作原理
1.1电路结构
图11 单相桥式全控
整流电路(反电势负载)的电路原理图
1.2 工作原理
当整流电压的瞬时值ud小于反电势E 时，晶闸管承受反压而关断，这使得
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晶闸管导通角减小。晶闸管导通时，ud=u2，晶闸管关断时，ud=E。与电阻负载相比晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称作停止导电角。
若α <δ时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟，即α=δ。
2 MATLAB建模
在MATLAB新建一个Model,同时模型建立如下图所示：
图12 单相桥式全控整流电路(反电动势负载)的MATLAB仿真模型
2.1模型参数设置
在此电路中，输入电压的电压设置为220V，频率设置为50Hz，电阻阻值设置为1欧姆，电感设置为1e-3H，脉冲输入的电压设置为3V，周期设置为0.02（与输入电压一致周期），占空比设置为10%，触发角分别设置为30°，50°，90°，150°因为两个晶闸管在对应时刻不断地周期性交替导通，关断，所以脉冲出发周期应相差180°。
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脉冲参数
电源参数
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负载参数
3仿真结果与分析
a. 触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：
图13 α=30°单相桥式全控整流电路仿真结果(反电动势负载)
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b. 触发角α=60°，MATLAB仿真波形如下
图14 α=60°单相桥式全控整流电路仿真结果(反电动势负载)
c．触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下
图15 α=90°单相桥式全控整流电路仿真结果(反电动势负载)
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4小结
此电路中当电枢电感不足够大时，输出电流波形断续，使晶闸管-电动势系统的机械性变软，为此通常在负载回路串接平波电抗器以减小电流脉动，延长晶闸管导通时间，如果电感足够大，电流就能连续。单相全控桥式整流电路主要适用于4KW左右的整流电路，与单相半波可控整流电路相比，整流电压脉动减小，每周期脉动两次。变压器二次侧流过正反两个方向的电流，不存在直流磁化，利用率高。
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三相半波可控整流电路
1电路的结构与工作原理
1.1电路结构
图16 三相半波可控整流电路(电阻性负载)的电路原理图
1.2实验原理
三相半波可控整流电路纯电阻性负载，如图所示。图中T为整流变压器，为了得到中性线，整流变压器的二次接成星形，一次绕组接成三角形，使三次谐波都能够通过，减少了高次谐波对电网的影响。为了得到零线，整流变压器的二次绕组必须接成星形，而一次绕组多接成三角形，使其3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响。三个晶闸管的阳极分别接入u、v、w三相电源，它们的阴极连接在一起，称共阴极接法，这对触发电路有公共线者连线较方便，用得较广。
2实验步骤
（1）打开Matlab/Simulink环境，建立新的Simulink模型窗口，命名为SXQQ；
（2）打开电源模块组，复制三个交流电压源模块Ua、Ub、Uc到SXQQ模型窗口中，打开参数设置对话框，进行三相对称交流电压源参数设置：三相对称交流电压源的幅值设为220V，频率为50Hz，相位分别为0º 、240º、120º。
（3）三相桥式全控整流器的建模可直接调用通用变换器桥仿真模块。将其复制到SXQQ模型窗口中，参数设置中，选择晶闸管器件。
（4）整流器的六脉冲触发器模块需要与三相线电压同步，因此建模时需要3个电压检测模块和1个同步六脉冲触发器模块。将这些元件模块复制到SXQQ模型窗口中，并进行如图所示的连接。同步六脉冲触发器设置：频率为50Hz，脉冲宽度为1º，选择双脉冲触发方式。
（5）打开控制元件模型组，复制一个常数元件模块到SXQQ模型窗口中作为同步六脉冲触发器的控制移相角。
（6）打开元件模块组，复制一个并联RLC元件模块到SXQQ模型窗口中作为负载。
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（7）打开测量模块组，添加一个电压测量装置以测量负载电压； （8）通过适当连接，可以得到系统仿真电路
3 MATLAB建模
在MATLAB新建一个Model，同时模型建立如下图所示：
图17 三相半波可控整流电路(电阻性负载)的MATLAB仿真模型
3.1 参数设置如下 电源参数
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脉冲参数
4仿真结果与分析
a. 触发角α=0°，MATLAB仿真波形如下：
图18 α=0°三相半波可控整流电路仿真结果(电阻性负载)
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b. 触发角α=30°，MATLAB仿真波形如下：
图19 α=30°三相半波可控整流电路仿真结果(电阻性负载)
c. 触发角α=90°，MATLAB仿真波形如下：
图20 α=90°三相半波可控整流电路仿真结果(电阻性负载)
5小结
a =0时的工作原理分析：晶闸管的电压波形，由3段组成：
第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0
第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压。 第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac ，为另一段线电压。 a = 30时的波形
负载电流处于连续和断续之间的临界状态，各相仍导电120 。 a > 30的情况，负载电流断续，晶闸管导通角小于120 。
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