单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

第一章 绪论

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子技术在现在各科学领域的发展中占有重要的作用。用电力电子技术制造出的产品也被人们所熟知。

为培养运用基本知识进行简单电路设计的能力，扎实电力电子基础理论，我们需要进行电力电子的课程设计。

我在此次课程设计中选择了做单相桥式带阻感负载可控整流器的设计。单相桥式整流电路是根据进闸管的单相触发导通特性来进行设计，电源的正半周期和负半周期分别控制不通的晶闸管的导通。同时调整晶闸管的触发角α可以得到所需要的电路的输出波形。

本课程设计的编写是以实验研究为主线，以科学实验研究所运用的实验技术为主要内容，按照实验是什么，为什么，干什么，怎么干的逻辑思维体系和实验的构成要素（主体，手段，对象和目的）为教材内容展开。

通过本课题的设计，培养学生掌握电子技术的科学实验规律，实验技术，测量技术等实验研究方法，使其具有独立实验研究的能力，以便在未来的工作中开拓创新。

为了全面介绍科学实验研究的技术方法，在加强的直接实验方法的同时，力求使学生尽快掌握当前先进科学技术，本课题设计所用到的matlab或者PSIM软件等技术的新手段，新工具。在学习运用新的学习辅助软件的同时又可以对课程设计的设计的正确、快速的完成由所帮助。

通过课程设计，能够加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要的是学习和掌握科学实验研究方法。学会运用理论和实验两种研究方法，解决实际问题能力，

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

学会结合学习辅助软件进行设计。

在这次课程设计中，非常感谢老师及同学的帮助！

由于时间仓促及个人水平有限，本说明难免有错，敬请老师同学提出批评并指正。

设计者：

2010年6月

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

第二章 设计方案

2.1 设计方案的比较

单相桥式可控整流电路可分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。半控电路和全控电路在电阻负载时工作情况相同，一下针对阻感负载进行讨论。

单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。

单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。

根据以上的比较分析因此选择的方案为单相桥式全控整流电路（负载为阻感性负载）。

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第三章 单元电路的设计

3.1 主电路的原理

3.1.1 主电路原理图 1.原理方框图

系统原理方框图如3-1所示：

图3-1系统原理方框图

整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。 根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路接阻感性负载。 2.电路原理图

系统电路原理图如图3-2所示。

u1

L

R

图3-2 电路原理图

它包括4个晶闸管和一个电感，一个电阻，且ωL>>R，这样电路呈阻感性。3.1.2 电路原理说明

在电源电压u2正半周期间，触发角α处给晶闸管VT1、VT4加触发脉冲使其导通，ud=u2。负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。此时晶闸管VT1、VT2承受正向电压，若在 t 时触发，VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T二次侧形成回路，但由于大电感的存在，u2过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、VT2承

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受反相电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。

在电源电压u2负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，在 t 时触发，VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流至VT3、VT4中在 t 2 时，电压u2过零，VT3、VT4因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。

值得注意的是，只有当 时，负载电流id才连续，当 时，负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是0 。

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第四章 驱动电路及保护电路

4.1 驱动电路的设计

对于使用晶闸管的电路，在晶闸管阳极加正向电压后，还必须在门极与阴极之间加触发电压，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。相控电路的控制亦称为出发控制，相应的驱动电路亦称触发电路。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。 4.1.1 触发电路的要求

对于触发电路，有如下要求：

（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

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。

目前应用最为广泛的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用为多。

4.1.2 单结晶体管触发电路

（1）特点：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，脉冲前沿陡等优点，在小容量的晶闸管装置中得到了广泛应用。 利用单结晶体管的负阻特性与RC电路的充放电可组成自激振荡电路，产生频率可变的脉冲。

（2)组成：由自激振荡、同步电源、移相、脉冲形成等部分组成如图4.1 （a）所示：

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图4.1单结晶体管触发电路及波形

（3）工作原理：

经D1~D4整流后的直流电源UW，一路经R2、R1加在单结晶体管两个基极

b1、b2之间；另一路通过Re对电容C充电、通过单结晶体管放电。控制BT的

导通、截止；在电容上形成锯齿波振荡电压，在R1上得到一系列前沿很陡的触发尖脉冲ug，如图4.1(b)所示，其振荡频率为：

f

11

(式4.1)

TRCln1)

e

1

上式中 0.3~0.9是单结晶体管的分压比，即调节Re，可调节振荡频 （4 …… 此处隐藏：5207字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……