一、单相电流型逆变电路仿真模型
1.电路模型
单相桥式半控整流电路主要由晶闸管、整流二极管、滤波电容和负载组成。在这个电路中，晶闸管用于控制单相交流电的通断，而整流二极管则用于自然换相导通。
2.电路原理
正半周期：当输入电压u2处于正半周期时，触发角α处给晶闸管VT1加触发脉冲，使VT1导通。u2经VT1和VD4（其中一个整流二极管）向负载供电，此时ud（输出电压）= u2，VT1和VD4承受正向电压而导通，而VT2和VD3承受反压阻断。当u2过零变负时，由于电感作用使电流连续，VT1继续导通。但由于b点电位低于a点电位，电流从VD4转移至VD2，VD4关断，而VT1和VD2续流。
负半周期：当输入电压u2进入负半周期时，触发角α时刻触发VT3，VT3导通。此时，u2经VT3和VD2向负载供电，输出整流电压ud = -u2。同时，VT1承受反压而关断，VD4导通，VD2关断，VT3和VD4续流。
大电感负载情况：对于大电感负载，由于电感对电流变化的抗拒作用，当u2过零变正或变负时，电流不会立即变为零，而是由晶闸管和对应的整流二极管续流。
单相桥式半控整流电路通过晶闸管和整流二极管的配合，实现了对单相交流电的有效整流和控制。通过控制晶闸管的触发脉冲，可以调节输出电压的大小，实现稳定的直流供电。同时，电路中的电感元件对于电流的变化具有抗拒作用，使得电路在电压变化时能够保持稳定的工作状态。
3.电路参数
（1）输入电源
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二、仿真分析
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1.电阻负载
（1）触发角30°
输出波形图如下图所示：分别为输入电压VT1驱动脉冲、输入电压、VT1电压电流、输出电流、VT3驱动脉冲、输入电流、VT3电压电流、输出电压（从左至右、从上到下）
触发角为30°的仿真波形如图所示，从输入电压波形图中可以看出，因为此时的触发角α为30°，晶闸管承受正压，但并未导通，因为触发角为30°，晶闸管VT1触发脉冲延迟30°，只有晶闸管在承受着正压并且有触发脉冲才会导通，输出电压等于正半周输入电压，当输入电压由正变为负时，触发晶闸管VT2，并且此时承受正压，晶闸管导通，输出电压等于负的负半周电压输入电压，直到输入电压由负变为正，进入下一个周期如此往复，因此一个周期内输出电压的波动频率为输入电压频率的2倍，也称为双脉波整流，由于为电阻负载，输出电流波形与输出电压波形变化趋势一致，相差电阻的倍数。
（2）触发角60°
触发角为60°的仿真波形如图所示，从图输入电压波形图中可以看出，晶闸管承受正压，但并未导通，因为触发角为60°，晶闸管VT1触发脉冲延迟60°，只有晶闸管在承受着正压并且有触发脉冲才会导通，晶闸管VT1导通时输出电压波形与输入电压波形相同，负半周输出电压同理，输出电压波形相比于触发角为30°的输出电压波形延迟导通30°，输出电流波形同样与输出电压波形一致。
（3）触发角90°
触发角为90°的仿真波形如图所示，其波形变化趋势与前述几种工况相似，结合前面集中工况的输出电压和电流波形，可以看出，随着触发角的逐渐增大，输出电压的平均值逐渐减小，在触发角为0°平均值最大，根据电路运行原理可以推断出触发角为180°时，平均值最小为零，输出电流平均值也随着输出电压的减小而减小。
2.阻感负载
- 触发角30°
输出波形图如下图所示：分别为输入电压VT1驱动脉冲、输入电压、VT1电压电流、输出电流、VT3驱动脉冲、输入电流、VT3电压电流、输出电压（从左至右、从上到下）
触发角为30°的仿真波形如图所示，从输入电压波形图中可以看出，相比较于电阻负载，只有输出电流波行不同，由于负载中存在较大哦电感，对电流变化具有抑制作用，使得输出电流更加平滑。
- 触发角60°
触发角为60°的仿真波形如图所示，其波形变化趋势与前述几种工况相似。
- 触发角90°
触发角为90°的仿真波形如图所示，其波形变化趋势与前述几种工况相似，结合前面集中工况的输出电压和电流波形，可以看出，随着触发角的逐渐增大，输出电压的平均值逐渐减小，在触发角为0°平均值最大，根据电路运行原理可以推断出触发角为180°时，平均值最小为零，输出电流平均值也随着输出电压的减小而减小。
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三、总结
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1.电路特点
单相桥式半控整流电路的特点主要包括以下几个方面：
（1）输出电压可控：通过晶闸管控制单相交流电的通断，使得输出电压呈现半波整流的特点，因此输出电压是可控的。
（2）效率高：相对于其他整流电路，单相桥式半控整流电路具有较高的整流效率[1][3]。
负载承受能力强：该电路适用于各种电源系统和负载类型，且稳定性较高，不容易受电源和负载的影响，输出电压稳定。
（3）结构简单：相比于全控整流电路，单相桥式半控整流电路更为简单，只需1个晶闸管控制每个导电回路，另1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。
（4）应用广泛：单相桥式半控整流电路被广泛应用于工业、家用电器、交通信号灯、电动车充电器等领域。
此外，单相桥式半控整流电路还具有输出电压稳定、电流纹波较小、结构简单、成本低廉等优点，但也存在需要较高输入电压以保证有效输出电压、输出功率受限于二极管的额定电流等缺点[1]。应用场景
2.注意事项
单相桥式半控整流电路的注意事项主要包括以下几点：
（1）续流二极管的重要性：在单相桥式半控整流电路中，续流二极管（VDR）的存在是非常重要的。若无续流二极管，当触发角α突然增大至180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，导致输出电压ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期ud为零，这称为失控现象。而有续流二极管时，续流过程由VDR完成，可以避免失控现象的发生。
（2）晶闸管的触发控制：晶闸管（VT1、VT3等）的触发控制需要精确进行。在交流电源的正半周区间内，二极管VD4处于正偏状态，需要在相当于控制角的时刻给晶闸管VT1加触发脉冲，从而控制电源由a端经VT1和VD4向负载供电。
（3）电路结构的选择：单相桥式半控整流电路有多种接法，其中一种接法是将VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。但这种接法的两个晶闸管阴极电位不同，二者的触发电路需要隔离。
（4）负载类型的考虑：单相桥式半控整流电路适用于各种电源系统和负载类型，但在实际应用中需要根据负载的类型（如电阻负载、阻感负载等）来选择合适的电路结构和参数。
3.应用场景
单相桥式半控整流电路的应用场景非常广泛，主要包括以下几个方面：
（1）电机控制：在电机控制系统中，单相桥式半控整流电路被用于将交流电转换为直流电，以驱动直流电机或控制电机的转速和转向。这种电路能够提供稳定的直流电源，确保电机的正常运行。
（2）电动车充电器：电动车充电器是单相桥式半控整流电路的典型应用之一。充电器中的整流电路将交流电转换为直流电，为电动车的电池充电。通过控制整流电路的参数，可以实现电池的快速、安全充电。
（3）直流电机调速：在需要精确控制直流电机转速的场合，单相桥式半控整流电路能够提供稳定的直流电源，并通过调整晶闸管的触发角来改变输出电压，从而实现对电机转速的精确控制。
（4）发电机的励磁调节：在发电机中，单相桥式半控整流电路被用于控制发电机的励磁电流。通过调整整流电路的输出电压，可以改变发电机的输出电压和功率因数，实现对发电机的高效、稳定运行。
（5）电解、电镀等工业应用：在电解、电镀等工业领域，单相桥式半控整流电路能够提供稳定的直流电源，满足工业设备对电源的特殊需求。同时，这种电路还具有体积小、效率高等优点，适用于各种工业环境。
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