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单相桥式可控整流电路的设计文档

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第一章整流器主电路的设计

1.1 方案的选择

单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路,它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。单相半控整流电路的优点是:线路简单、调整方便。弱点是:输出电压脉动冲大,负载电流脉冲大(电阻性负载时),且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。单相半波相控整流电路因其性能较差,实际中很少采用,在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路(负载为阻感性负载)。

1.2 整流电路

我们知道,单相整流器的电路形式是各种各样的,整流的结构也是比较多的。因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案:

方案一:单相桥式半控整流电路

电路简图如1.3a:

图1.3a单相桥式半控整流电路

对每个导电回路进行控制,相对于全控桥而言少了一个控制器件,用二极管代替,有利于降低损耗!如果不加续流二极管,当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时,由于电感储能不经变压器二次绕组释放,只是消耗在负载电阻上,会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,即半周期ud为正弦,另外半周期为ud为零,其平均值保持稳定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,即为失控。所以必须加续流二极管,以免发生失控现象。

方案二:单相桥式全控整流电路

电路简图如1.3b:

图1.3b单相桥式全控整流电路

此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。

综上所述,针对他们的优缺点,我们采用方案二,即单相桥式全控整流电路。

1.3设计方框图

该电路主要由六部分构成,分别为交流电源,保护电路,整流电路,控制电路,驱动电路和负载电路构成。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。然后将经变压和保护后的信号输入整流电路中。整流电路中的晶闸管在触发信号的作用下动作,

以发挥整流电路的整流作用。

图1.4 电路结构设计框图

1.4主电路设计

主电路原理图如1.4a 所示

图1.5a 主电路原理图

主电路工作波形如图1.5b 所示

图1.5b 主电路工作波形图

电路如图1.5a 所示。为便于讨论,假设电路已工作于稳态。 (1) 工作原理

在电源电压2u 正半周期间,VT1、VT2承受正向电压,若在αω=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,2u 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2u 负半周期间,晶闸管VT3、VT4承受正向电压,在απω+=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πω2=t 时,电压2u 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2πα≤时,负载电流d i 才连续,当2πα>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

2

-。

1.5整流电路参数计算

1)整流输出电压的平均值可按下式计算

d U =

()t td ωωπα

πα

sin U 21

2?+=

απ

cos 2

22U =αcos 9.02U

当α=0时,d U 取得最大值,即d U = 0.9 2U =90V ,当α=90o 时,d U =0。α角的移相范围为90o 。 2)整流输出电压的有效值为

()

()?

+=

απα

ωωπt d t U 2

2sin U 21

=2U =100V

3)整流电流的平均值和有效值分别为

αcos 9.0I 2d d d d R U

R U ==

d

d R U R U

I 2==

4)在一个周期内每组晶闸管各导通180°,两组轮流导通,变压器二次电流是正、负对称的方波,电流的平均值d I 和有效值I 相等,其波形系数为1。 流过每个晶闸管的电流平均值和有效值分别为:

d d d T dT I I I I 2

122===

πππθ

d d d T T I I I 2

122I ===

πππθ 5)晶闸管在导通时管压降T u =0,故其波形为与横轴重合的直线段;VT 1和VT 2加正向电压但触发脉冲没到时,VT3、VT4已导通,把整个电压2u 加到VT1或VT2上,则每个元件承受的最大可能的正向电压等于22U ;VT1和VT2反向截止时漏电流为零,只要另一组晶闸管导通,也就把整 个电压2u 加到VT1或VT2上,故两个晶闸管承受的最大反向电压也为22U 。

1.6元器件的选择

(1)晶闸管的介绍:

晶管又称为晶体闸流管,可控硅整流(Silicon Controlled Rectifier--SCR ),开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来,开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高,工作可靠,以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域,成为功率低频(200Hz 以下)装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲,晶闸管还包括其许多类型的派生器件 (2)晶闸管的结构

晶闸管是大功率器件,工作时产生大量的热,因此必须安装散热器。外行:螺栓型和平板型两种封装引出阳极A 、阴极K 和门极(或称栅极)G 三个联接端。对于螺栓型封装,通常螺栓是其阳极,能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。

内部结构:四层三个结如图1.1

图1.1.晶闸管的外形、内部结构、电气图形符号和模块外形

a)晶闸管外形 b)内部结构 c)电气图形符号 d)模块外形

(3)晶闸管的工作原理图

晶闸管由四层半导体(P 1、N 1、P 2、N 2)组成,形成三个结J 1(P 1N 1)、J 2(N 1P 2)、J 3(P 2N 2),并分别从P 1、P 2、N 2引入A 、G 、K 三个电极,如图1.2(左)所示。由于具有扩散工艺,具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图2.1.1.2(右)所示的两个晶闸管T 1(P 1-N 1-P 2)和(N 1-P 2-N 2)组成的等效电路。

图1.2晶闸管的内部结构和等效电路

晶闸管的驱动过程更多的是称为触发,产生注入门极的触发电流IG的电路称为门极触发电路。也正是由于能过门极只能控制其开通,不能控制其关断,晶闸管才被称为半控型器件。

1.7元器件选取

由于单相桥式全控整流带电感性负载主电路主要元件是晶闸管,所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。 晶闸管的主要参数如下: ①额定电压U Tn

通常取U DRM 和U RRM 中较小的,再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时,额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍,以保证电路的工作安全。

晶闸管的额定电压 {}RRM DRM Tn U U U ,m in =

U Tn ≥(2~3)U TM (3.2.1) U TM :工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 ②额定电流I T(AV)

I T(AV) 又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷却条件下,元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中,结温不超过额定结温时,所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的

电流等级即为晶闸管的额定电流。

要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期,即使正向电流值没超过额定值,但峰值电流将非常大,可能会超过管子所能提供的极限,使管子由于过热而损坏。

在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大,只要其最大电流有效值I TM ≤ I Tn ,散热冷却符合规定,则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。

I Tn :额定电流有效值,根据管子的I T(AV) 换算出, I T(AV) 、I TM I Tn 三者之间的关系:

I m

Tn t d t I 21

)()sin (Im 2/10

2=

=?π

ωωπ π

I

m

AV T t td I =

=?π

ωωπ0

)()(sin Im 2/1

d U =

()t td ωωπα

πα

sin U 21

2?+=

απ

cos 2

22U =αcos 9.02U

当α=0时,d U 取得最大值,即d U = 0.9 2U =90V ,当α=90o 时,d U =0。α角的移相范围为90o

晶闸管承受最大电压为2=U TM 2U =141V ,考虑到2倍裕量,取300V. 晶闸管的选择原则:

Ⅰ、所选晶闸管电流有效值I Tn 大于元件 在电路中可能流过的最大电流有效值。

Ⅱ、 选择时考虑(1.5~2)倍的安全余量。即I Tn =1.57I T(AV) =(1.5~2)

I TM 。

因为A R

U I I d

Tn 78.245.021

2===

(电阻R 取16.2W ),则晶闸管的额定电流 为()AV T I =5.56A(输出电流的有效值为最大值,所以该额定电流也为最大值),考虑到2倍裕量,取12A.即晶闸管的额定电流至少应大于12A.

在本次设计中我选用4个KP300A/400-1000V 晶闸管。

第二章晶闸管触发电路的设计

2.1 对触发电路的要求

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。

图4.1 强触发电流波形

2.2晶闸管的触发电路的形式

晶闸管的触发电路的形式主要有两种:单结晶体管触发电路、但结晶体管自激震荡电路。

1)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2.1(a)所示。

2)单结晶体管自激震荡电路

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。

从图2.1(a)可知,经D

1-D

2

整流后的直流电源UZ一路径R2、R

1

加在单结

晶体管两个基极b

1、b

2

之间,另一路通过Re对电容C充电,发射极电压u

e

=u

c

指数规律上升。U

c 刚冲点到大于峰点转折电压U

p

的瞬间,管子e-b

1

间的电阻突

然变小,开始导通。电容C开始通过管子e-b

1迅速向R

1

放电,由于放电回路电

阻很小,故放电时间很短。随着电容C 放电,电压U e 小于一定值,管子BT 又由导通转入截止,然后电源又重新对电容C 充电,上述过程不断重复。在电容上形成锯齿波震荡电压,在R 1上得到一系列前沿很陡的触发尖脉冲us , 如图2.1(b )所示。

图2.1单结晶体管触发电路及波形

其震荡频率为

f=1/T=1/R e CLn(1/1-η)

(2-.1)

式中η=0.3~0.9是单结晶体管的分压比。即调节R e ,可调节振荡频率

2.3同步电源

步电压又变压器TB 获得,而同步变压器与主电路接至同一电源,故同步电压于主电压同相位、同频率。同步电压经桥式整流、稳压管D Z 削波为梯形波u DZ ,而削波后的最大值U Z 既是同步信号,又是触发电路电源。当U DZ 过零时,电容C 经e-b 1、R 1迅速放电到零电压。这就是说,每半周开始,电容C 都从零开始充电,进而保证每周期触发电路送出第一个脉冲距离过零的时刻(即控制角α)一致,实现同步。

2.4移相控制

当R e 增大时,单结晶体管发射极充电到峰点电压U p 的时间增大,第一个脉冲出现的时刻推迟,即控制角α增大,实现了移相。

当e R 增大时,单结晶体管发射极充电到峰点电压p U 的时间增大,第一个脉冲出现的时刻推迟,即控制角α增大,实现了移相。锯齿波形成电路由l T 、2T 、

3T 和2C 等元件组成,其中l T 、W D 、W2R 和3R 为一恒流源电路。2T 截止时,恒

流源电流1c I 对电容2C 充电,所以2C 两端电压c u 为:t C

I dt I C

u c

c c ?=

=

111

图4.2.1.2同步信号为锯齿波的触发电路

2.5脉冲输出

触发脉冲Ug由R1直接取出,这种方法简单、经济,但触发电路与主电路有直接的电联系,不安全。对于晶闸管串联接法的全控桥电路无法工作。所以一般采用脉冲变压器输出。

第三章保护电路的设计

3.1 主电路的过电压保护

所谓过压保护,即指流过晶闸管两端的电压值超过晶闸管在正常工作时所能承受的最大峰值电压Um都称为过电压,其电路图见图3.1

图3.1过压保护电路

产生过电压的原因一般由静电感应、雷击或突然切断电感回路电流时电磁感应所引起。其中,对雷击产生的过电压,需在变压器的初级侧接上避雷器,以保护变压器本身的安全;而对突然切断电感回路电流时电磁感应所引起的过电压,一般发生在交流侧、直流侧和器件上,因而,下面介绍单相桥式全控整流主电路的电压保护方法。

3.1.1交流侧过电压保护

过电压产生过程:电源变压器初级侧突然拉闸,使变压器的励磁电流突然切断,铁芯中的磁通在短时间内变化很大,因而在变压器的次级感应出很高的瞬时电压。保护方法:阻容保护

3.1.2直流侧过电压保护

过电压产生过程:当某一桥臂的晶闸管在导通状态突然因果载使快速熔断器熔断时,由于直流住电路电感中储存能量的释放,会在电路的输出端产生过电压。

3.2晶闸管的保护电路

3.2.1晶闸管过电压保护过电流保护

第一种是采用电子保护电路,检测设备的输出电压或输入电流,当输出电压或输入电流超过允许值时,借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态,从而抑制过电压或过电流的数值。

第二种是在适当的地方安装保护器件,例如,R-C阻容吸收回路、限流电感、

快速熔断器、压敏电阻或硒堆等。

我们这次的课程设计采用的是第二种保护电路。 1) 晶闸管变流装置的过电流保护

晶闸管变流装置运行不正常或者发生故障时,可能会发生过电流,过电流分过载和短路两种情况,由于晶闸管的热容量较小,以及从管心到散热器的传导途径中要遭受到一系列热阻,所以一旦过电流,结温上升很快,特别在瞬时短路电流通过时,内部热量来不及传导,结温上升更快,晶闸管承受过载或短路电流的能力主要受结温的限制。可用作过电流保护电路的主要有快速熔断器,直流快速熔断器和过电流继电器等。在此我们采用快速熔断器措施来进行过电流保护。

图3.2过电流保护

采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。在选择快熔时应考虑:

1)电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。

2)电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。快熔一

般与电力半导体器件串联连接,在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。

3)快熔的t I 2值应小于被保护器件的允许t I 2值、

4)为保证熔体在正常过载情况下不熔化,应考虑其时间电流特性。

因为晶闸管的额定电流为10A,快速熔断器的熔断电流大于1.5倍的晶闸管额定电流,所以快速熔断器的熔断电流为15A 。 2)晶闸管变流装置的过电压保护

电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因,内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程,过电压保护有避雷器保护,利用非线性过电压保护元件保护,利用储能元件保护,利用引入电压检测的电子保护电路作过电压保护。在此我们采用储能元件保护即阻容保护。

图3.3晶闸管的过电压保护

单相阻容保护的计算公式如下:

22

0%6U S

i C ≥ (5.1)

%

%

3

.202

2

i U S

U R K ≥ (5.2) S:变压器每相平均计算容量(VA ) U 2:变压器副边相电压有效值 (V ) i 0%:变压器激磁电流百分值 U k %:变压器的短路电压百分值。

当变压器的容量 在(10----1000)KVA 里面取值时i 0%=(4----10)在里

面取值,U

%=(5----10)里面取值。

k

电容C的单位为μF,电阻的单位为欧姆

电容C的交流耐压≥1.5U

e

:正常工作时阻容两端交流电压有效值。

U

e

根据公式算得电容值为4.8μF,交流耐压为165V,电阻值为12.86Ω,

在设计中我们取电容为5μF,电阻值为13Ω。

3.2.2电流上升率di/dt的抑制

晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域,局部电流密很大,然后以0.1mm/μs的扩展速度将电流扩展到整个阴极面,若晶闸管开通时电流上升率di/dt过大,会导致PN结击穿,必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。

如3.4图所示:

图3.4串联电感抑制回路

3.2.3电压上升率du/dt的抑制

加在晶闸管上的正向电压上升率du/dt也应有所限制,如果du/dt过大由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流,该电流可以实际上起到触发电流的作用,使晶闸管正向阻断能力下降,严重时引起晶闸管误导通。为抑制du/dt 的作用,可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。

如图3.5所示:

图3.5 并联R-C阻容吸收回路

第四章仿真分析与调试

4.1 仿真电路图

图4.1系统原理电路图

4.2.1触发电路的调试

(1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V,用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1的电源开关,用双踪示波器观察“Tca785锯齿波移相触发电路”各观察孔的波形。

(2)锯齿波移相触发电路的调试:锯齿波斜率由电位器RP1调节,RP2电位器调节晶闸管的触发角,将DJK04上的“给定”输出U

g

直接与DJK02-1上的

移相控制电压U

ct 相接,将给定开关S

2

拨到接地位置(即U

ct

=0),调节DJK02-1

上的偏移电压电位器,RP2电位器顺时针转到底,α=0

170。

4.2 参数设置

(1)电源参数设置

图7.3.1电源参数设置

(2)波形发生器参数设置

①触发角α=30°时

图7.3.2 波形发生器参数设置

(3)晶闸管参数设置

图7.3.3 晶闸管参数设置

单相桥式整流电路课程设计报告..

电力电子课程设计报告

目录 一、设计任务说明 (3) 二、设计方案的比较 (4) 三、单元电路的设计和主要元器件说明 (6) 四、主电路的原理分析 (9) 五、各主要元器件的选择: (12) 六、驱动电路设计 (14) 七、保护电路 (16) 八、元器件清单 (21) 九、设计总结 (22) 十、参考文献 (23)

一、设计任务说明 1.设计任务: 1)进行设计方案的比较,并选定设计方案; 2)完成单元电路的设计和主要元器件说明; 3)完成主电路的原理分析,各主要元件的选择; 4)驱动电路的设计,保护电路的设计; 5)利用仿真软件分析电路的工作过程; 2.设计要求: 1)单相桥式相控整流的设计要求为: 负载为感性负载,L=700mH,R=500Ω 2)技术要求: A.电网供电电压为单相220V; B.电网电压波动为5%——10%; C.输出电压为0——100V;

二、设计方案的比较 单相桥式整流电路有两种方式,一种是单相桥式全控整流电路,一种是单相桥式半控整流电路。主要方案有三种: 方案一: 采用单相桥式全控整流电路,电路图如下: 对于这个电路,每一个导电回路中有两个晶闸管,即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路,不需要续流二极管,不会出现失控现象,整流效果好,波形稳定。变压器二次绕组不含直流分量,不会出现变压器直流磁化的问题,变压器利用率高。 方案二: 采用单相桥式半控整流电路,电路图如下: 相较于单相桥式全控整流电路,对每个导电回路进行控制,只需一个晶闸管,而另一个用二极管代替,这样使电路连接简便,且

降低了成本,降低了损耗。但是若无续流二极管,当α突然增大到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,这使d U成为正弦半波,级半周期d U为正弦波,另外半周期d U为零,其平均值保持恒定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,即失控现象。因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。 综上所述:单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。但输出电压脉动冲大,负载电流脉冲大(电阻性负载时),且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。而单相桥式全控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。因此选择方案一的单相桥式全控整流电路。

单相桥式全控整流电路Matlab仿真

单相桥式全控整流电路 M a t l a b仿真 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

目录( ( (3 4 6 8 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的 1、不同负载时,单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。 2、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真,并分析其波形。 二.实验内容

(一)单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) 1.电路的结构与工作原理 电路结构 单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)的电路原理图(截图) 工作原理 用四个晶闸管,两只晶闸管接成共阴极,两只晶闸管接成共阳极,每一只晶闸管是一个桥臂。 (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。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等,则==1/2 u2。 (2)在u2正半波的ωt=α时刻: 触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通,负载上有电压(u d=u2)和电流输出,两者波形相位相同且=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上,使其承受反压而处于关断状态,则=1/2 u2。晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止,此时因电源电压过零,晶闸管阳极电流下降为零而关断。 (3)在u2负半波的(π~π+α)区间: 晶闸管VT2、VT3承受正压,因无触发脉冲,VT2、VT3处于关断状态。此时,==1/2 u2。 (4)在u2负半波的ωt=π+α时刻: 触发晶闸管VT2、VT3,元件导通,电流沿b→VT3→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电阻上,负载上有输出电

单相桥式全控整流电路设计_(纯电阻负载)

单相桥式全控整流电路的设计一、 1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图 触发电路 驱动电路 整流主电路 负载 1.2 主电路的设计 电阻负载主电路主电路原理图如下: 1.3主电路原理说明 1.3.1电阻负载主电路原理 (1)在u2正半波的(0~α)区间,晶闸管VT1、VT4承受正向电压,但无触发脉冲,晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0~α区间,4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等,则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。 (2)在u2正半波的(α~π)区间,在ωt=α时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 (3)在u2负半波的(π~π+α)区间,在π~π+α区间,晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲而处于关断状态,晶闸管 VT1、VT4承受反向电压也不导通。 (4)在u2负半波的(π+α~2π)区间,在ωt=π+α时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通,负载电流沿 b→VT3→R→VT2→α→T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电阻上,负载上有输出电压(ud=-u2)和电流,且波形相位相同。

1.4整流电路参数的计算 电阻负载的参数计算如下: (1) 整流输出电压的平均值可按下式计算 U d=0.45U2(1+cos ) (1-1) 当α=0时,取得最大值,即= 0.9 ,取=100V则U d =90V,α=180o 时,=0。α角的移相范围为180o。 (2) 负载电流平均值为 I d=U d/R=0.45U2(1+cos )/R (1-2) (3)负载电流有效值,即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/ (1-4) 二、元器件的选择 晶闸管的选取 晶闸管的主要参数如下: ①额定电压U TN 通常取和中较小的,再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时,额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍, 以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 U TN=(2~3)U TM(2-1) U TM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压

单相桥式晶闸管全控整流电路课程设计

学号:2011551917 湘潭大学 课程设计 题目单相全控桥式晶闸管整流电路设计 学院信息工程学院 专业自动化专业 班级自动化4班 姓名严梦宇 指导教师兰志勇 2014 年 5 月19 日

课程设计任务书 学生姓名:严梦宇专业班级:自动化4班 指导教师:兰志勇工作单位:湘潭大学 题目: 初始条件:单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载) 1、电源电压:交流100V、50Hz 2、输出功率:500w 3、移相范围0°~90° 摘要 本次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。首先对几种典型的整流电路的介绍,从而对比出桥式全控整流的优点,然后对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计,包括主电路,触发电路,保护电路。主电路中包括电路参数的计算,器件的选型;触发电路中包括器件选择,参数设计;保护电路包括过电压保护,过电流保护,电压上升率抑制,电流上升率抑制。之后就对整体 电路进行Matlab仿真,最后对仿真结果进行分析与总结。 关键词:单相全控桥、晶闸管、整流 单相桥式全控整流电路 电路简图如图: 单相桥式全控整流电路 此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。 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。相同的负载下流过晶闸管的平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,在均电流减小一半;且功率因数提高了一半。 系统流程框图 根据方案选择与设计任务要求,画出系统电路的流程框图如图1-5所示。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带阻感性负载。 系统流程框图 主电路的设计 主电路原理图如图1-6所示 主电路原理图 输入 过电流保护 整流主电路 过电压保护 驱动触发电路 输出

电力电子技术—单相半波可控整流电路

电力电子技术—单相半波可 控整流电路 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

整流电路 1、单相半波可控整流电路 电阻负载: 注:电阻负载的特点是电压d u 与电流d i 成正比,两者波形相同。 g u :触发脉冲;α:触发角;θ:导通角 1、直流输出电压平均值: ()()2 145.0122sin 221222ααπωωππαCOS U COS U t td U U d +=+==? 2、相控方式:通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式

阻感负载: 1、流过电感的电流变化时,在其两端产生感应电动势dt di L ,它的极性反过来阻止电流减小。L 的存在使d i 不能突变,d i 从0开始增加。 2、2u 由正变负的过零点处,d i 已经处于减小的过程中,但尚未降到零,因此VT 仍处于通态。 3、2t ω时刻,d i 降至零,VT 关断并立即承受反压。 4、由于电感的存在延迟了VT 的关断时刻,使d u 波形出现负的部分,与带电阻负载时相比其平均值d U 下降。 5、 ()22L R Z ω+=,R L ω?arctan =

6、若?为定值,ɑ角大,θ越小。若ɑ为定值,?越大,θ越大,且平均值 U d 越接近零。 阻感负载(带续流二极管): i连续,且其波形接近一条水平线。 1、若L足够大, d 2、流过晶闸管的电流平均值IdT 和有效值IT 分别为: 续流二极管的电流平均值IdDR 和有效值IDR 分别为:

3、其移相范围为180°,其承受的最大正反向电压均为2u的峰值即 2U。续流 2 二极管承受的电压为-ud ,其最大反向电压为 2U,亦为u2 的峰值。 2

单相桥式整流电路设计..

1 单相桥式整流电路设计 单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路,它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。 单相半控整流电路的优点是:线路简单、调整方便。弱点是:输出电压脉动冲大,负载电流脉冲大(电阻性负载时),且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。 单相半波相控整流电路因其性能较差,实际中很少采用,在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。 根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路(负载为阻感性负载)。 1.1 元器件的选择 1.1.1 晶闸管的介绍 晶管又称为晶体闸流管,可控硅整流(Silico n Con trolled Rectifier--SCR ), 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20 世纪80 年代以来,开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高,工作可靠,以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域,成为功率低频(200Hz 以下)装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲,晶闸管还包括其许多类型的派生器件 1)晶闸管的结构晶闸管是大功率器件,工作时产生大量的热,因此必须安装散热器。 晶闸管有螺栓型和平板型两种封装 引出阳极A、阴极K和门极(或称栅极)G三个联接端。 对于螺栓型封装,通常螺栓是其阳极,能与散热器紧密联接且安装方便

单相桥式全控整流电路

单相桥式全控整流电路 一、原理 图1.1为单相桥式全控整流带电阻电感性负载,图中DJK03是装置上的晶闸管触发装置。假设电路已工作于稳态。 在u2正半周期,触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通,ud=u2。负载中有电感存在时负载电流不能突变,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,u2过零变负时,由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id,并不关断。至ωt=π+α时刻,给VT3和VT2加触发脉冲,因VT3和VT2本已承受正电压,故两管导通。VT3和VT2导通后,u2通过VT3和VT2分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断,流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT3和VT2上,此过程成为换相,亦称换流。至下一周期重复上述过程,如此循环下去,其平均值为Ud=0.9U2。 图1.2为单相桥式有源逆变电路实验原理图,三相电源经三相不控整流,得到一个上负下正的直流电源,供逆变桥路使用,逆变桥路逆变出的交流电压经升压变压器反馈回电网。图中的电阻Rp、电抗Ld和触发电路与单相桥式整流电路相同。 产生有源逆变的条件如下: (1)要有直流电动势,其极性需和晶闸管的导通方向一致,其值应大于变流电路直流侧的平均电压。 (2)要求晶闸管的控制角α>π/2.,使Ud为负值。 两者必须同时具备才能实现有源逆变。 二、实验内容 (1)单相桥式全控整流电路带电阻性负载。 (2)单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载。 (3)有源逆变电路逆变颠覆现象的观察。 (4)单相桥式整流、单相桥式有源逆变电路带电阻电感性负载时MATLAB的仿真。 三、实验仿真 1.带电阻电感性负载的仿真 启动MATLAB,进入SIMULINK后新建文档,绘制单相桥式全控整流电路模型,如图1.3所示。双击各模块,在出现的对话框内设置相应的参数。

单相全波可控整流电路单相桥式半控整流电路[1]

单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路 一.单相全波可控整流电路 单相全波可控整流电路(Single Phase Full Wave Controlled Rectifier),又称单相双半波可控整流电路。 图1 单相全波可控整流电路及波形 单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的。变压器不存在直流磁化的问题。单相全波与单相全控桥的区别是:单相全波中变压器结构较复杂,材料的消耗多。单相全波只用2个晶闸管,比单相全控桥少2个,相应的,门极驱动电路也少2个;但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。单相全波导电回路只含1个晶闸管,比单相桥少1个,因而管压降也少1个。因此,单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用 1.电路结构 图2.单相桥式半控整流电路,有续流二极管,阻感负载时的电路及波形 单相全控桥中,每个导电回路中有2个晶闸管,1个晶闸管可以用二极管代替,从而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控整流电路(先不考虑VDR)。单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路图如2所示,四个晶间管组成整流桥,其中vTl、vT4组成一对桥臂,vT 2、vT3组成另一对桥臂,vTl和vT3两只晶闸管接成共阴极,VT2和VT 4两只品间管接成共阳极,变压器二次电压比接在a、b两点,u2=1.414U2sin(wt) 2.电阻负载 半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。其工作过程如下: a)在u2正半周,u2经VT1和VD4向负载供电。 b) u2过零变负时,因电感作用电流不再流经变压器二次绕组,而是由VT1和VD2续流。 c)在u2负半周触发角a时刻触发VT3,VT3导通,u2经VT3和VD2向负载供电。 d)u2过零变正时,VD4导通,VD2关断。VT3和VD4续流,u d又为零。 3.续流二极管的作用 1)避免可能发生的失控现象。2)若无续流二极管,则当a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,这使u d成为正弦半波,其平均值保持恒定,称为失控。3)有续流二极管VDR时,续流过程由VDR完成,避免了失控的现象。4)续流期间导电回路中只有一个管压降,有利于降低损耗。 4.单相桥式半控整流电路的另一种接法

单相桥式整流与滤波电路地安装和测试教案设计

基础知识 整流和滤波电路 导入:1、什么电子设备需要用到直流电? 电脑功放 手机数码相机 2、如何得到直流电 提问导入: 什么电子 设备需要 用到直流 电?激发 兴趣 提问:如何 得到直流 电

手机锂电笔记本电脑锂电 数码相机锂电 手机充电器电脑电源直流稳压电源结合演示讲解

㈠单相桥式整流电路 将交流电变换为直流电(脉动)的过程称为整流,利用二极管的单向导 电性可以实现整流。 整流电路单相整流电路三相整流电路,根据整流电路的形式还可分为半 波、全波和桥式整流电路。 ⒈电路结构 单相桥式整流电路如图1-7所示。在电路中,4只整流二极管连接成电 桥形式,称为桥式整流电路。 常有如图1-7所示的几种形式的画法,其中图(c)为单相桥式整流电 路最常用的简单画法。 图1-7 单相桥式整流电路 ⒉工作原理 在交流电压u2的正半周(即0~t1)时,整流二极管VD1、VD3正偏导通, VD2、VD4反偏截止,产生电流i L通过负载电阻R L,并在负载电阻R L上形成 输出电压u L,如图1-8(a)所示。 在交流电压u2的负半周(即t1~t2)时,整流二极管VD2、VD4正偏导 通,VD1、VD3反偏截止,产生电流i L同样通过负载电阻R L,并在负载电阻 R L 上形成输出电压u L,如图1-10(b)所示。 输出信号的波形如图1-10(c)所示。 结合演示 讲解

图1-8 单相桥式整流电路工作原理 在交流电压u 2 的一个周期(正、负各半周),都有相同一方向的电流流过RL,4只整流二极管中,两只导通时另两只截止,轮流导通工作,并以周期性地重复工作过程。在负载R L上得到大小随时间t改变但方向不变的全波脉动直流输出电流i L和输出电压u L,所以这种整流电路属于全波整流类型。 单相桥式整流电路的特点是:整流效率高(电源利用率高),而且输出信号脉动小,因此应用最为广泛。 在实际应用中经常用到的全桥整流堆是将4只整流二极管集中制作成一体,其部电路和外形如图1-9所示。 图1-9 全桥整流堆实物展示

单相桥式全控整流电路课程设计

目录一设计目的 1 二设计任务 1 三设计内容与要求 1 四设计资料及有关规定 五设计成果要求 5.2课程设计方案的选择 5.2.1整流电路 5.3主电路的设计 5.3.1系统总设计框图 5.3.4晶闸管基本参数 5.3.4.1 动态特性 5.3.4.2晶闸管的主要参数说明 5.3.4.3晶闸管的选型 5.3.5变压器的选取 5.3.6 性能指标分析 5.4触发电路和保护电路的设计 5.4.1触发电路 5.4.2保护电路的设计 5.4.2.1 主电路的过电压保护电路设计 5.4.2.2主电路的过电流保护电路设计 5.4.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护5.6设计总结

单相全控晶闸管整流电路课程设计 一 设计目的 (1)培养综合应用所学知识,并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力; (2)较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法,并初步掌整流电路设计的基本方法。 (3)培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力; (4)培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 二 设计任务 (1)进行设计方案的比较,并选定设计方案; (2)课程设计的主要内容是主电路的确定,主电路的分析说明 主电路元器件的计算和选型,以及控制电路的设计; (3)完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择; (4)完成驱动电路的设计,保护电路的设计; 三 设计内容与要求 负载为电阻电感性负载:L=700mH,R=500欧姆 技术要求:电网供电电压为单相220V,50赫兹,输出电压为100V, 输出功率为1000W 设计技术要求: (1)电源电压:交流100V/50Hz (2)输出功率:500W; (3)移相范围:0~90度。 。

单相桥式全控整流电路(阻感性负载)

1. 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) 1.1单相桥式全控整流电路电路结构(阻-感性负载) 单相桥式全控整流电路用四个晶闸管,两只晶闸管接成共阴极,两只晶闸管接成共阳极,每一只晶闸管是一个桥臂。单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)电路图如图1所示 图1. 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) 1.2单相桥式全控整流电路工作原理(阻-感性负载) 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。 1.3单相桥式全控整流电路仿真模型(阻-感性负载) 单相桥式全控整流电路(阻-感性负载)仿真电路图如图2所示: 图2 单相双半波可控整流电路仿真模型(阻-感性负载)

单相半波可控整流电路仿真实验指导书样本

单相半波可控整流电路仿真实验 一、实验目的和要求 1.掌握晶闸管触发电路的调试步骤与方法; 2.掌握单相半波可控整流电路在电阻负载和阻感负载时的工作; 3.掌握单相半波可控整流电路MATLAB的仿真方法, 会设置各个模块的参数。 二、原理图 单相半波可控整流电流( 电阻性负载) 原理图, 晶闸管作为开关元件, 变压器t器变换电压和隔离的作用, 用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值, 二次电压u2为50hz正弦波波形如图所示, 其有效值为u2, 如图1-1。

图1-1 三、实验模型和参数设置 2.参数设置 仿真参数, 算法( solver) ode15s, 相对误差( relativetolerance) 1e-3, 开始时间0结束时间0.05s, 如图1-3。

图1-3 脉冲发生器: Amplitude=5, period=0.02, Pulse Width=2, 时相延迟( 1/50) x( n/360) s, 如图1-4

图1-4 电源参数, 频率50hz, 电压220v, 如图1-5

图1-5 晶闸管: Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=0.8,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9如图1-6

图1-6 晶闸管: Ron=1e-3,Lon=1e-5,Vf=0.8,Ic=0,Rs=500, Cs=250e-9. 电源: Up=220, f=50Hz. 脉冲发生器: Amplitude=5, period=0.02, Pulse Width=2 情况一: R=1Ω,L=10mH; a=0°、30°、90°、120°、150°情况二: L=10mH; a=0°、30°、90°、120°、150°

单相桥式全控整流电路设计说明

电子技术课程设计说明书 单相桥式全控整流电路设计 学生姓名:学号: 学院:计算机与控制工程学院---- 专业:电气工程及其自动化------ 指导教师:李静李郁峰--------- 2016年 1 月

目录 1引言 (1) 1.1整流电路 (1) 1.2整流电路的发展与应用 (1) 2 课程设计目的与要求 (1) 2.1课程设计目的 (1) 2.2课程设计的预备知识 (2) 2.3 课程设计要求 (2) 3元器件的选择 (2) 3.1晶闸管 (2) 3.1.1晶闸管的结构 (2) 3.1.2晶闸管的工作原理图 (2) 3.1.3晶闸管的门极触发条件 (3) 3.1.4晶闸管的主要参数说明 (3) 3.2 可关断晶闸管 (4) 4电路的结构与工作原理 (5) 4.1电路结构 (5) 4.2 工作原理 (5) 4.3基本数量关系 (5) 5 MATLAB仿真 (6) 5.1 MATLAB软件介绍 (6) 5.2 系统建模与参数设置 (6) 5.2.1 仿真图形 (6) 5.2.2模型参数设置 (7) 5.3 仿真结果与分析 (8) 6 结论 (9) 参考文献 (9) 致谢 (9)

1引言 1.1整流电路 整流电路是电力电子中出现最早的一种,它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。大多数整流电路由变压器.整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速,发电机的励磁调节,电解,电镀等领域得到广泛应用。20世纪70年代以后,主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中交流成分。变压器设置与否是具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。可以从各种角度对整流电路进行分类,主要的分类方法有:按组成的期间可分为不可控,半控,全控三种;按电路的结构可分为桥式电路和零式电路;按交流输入详述分为单相电路和多相电路;按变压器二次侧的方向是单向还是双向,又可分为单拍电路和双拍电路。 1.2整流电路的发展与应用 电力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用。1947年美国贝尔实验室发明了晶体管,引发了电子技术的一场革命;70年代后期,以门极可关断晶闸管(GTO).电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(power-MOSFET)为代表的全控型器件发展迅速,把电力电子技术推上一个全新的阶段;80年代后期,以绝缘极双极型晶体管(IGBT)为代表的复合型器件异军突起,成为了现代电力电子技术的主导器件。另外,采用全控型器件的电路的主要控制方式为PWM脉宽调制式,后来,又把驱动,控制,保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC),随着全控型电力电子器件的发展,电力电子电路的工作频率也不断提高。同时,电力电子器件的开关损耗也随之增大,为了减小开关损耗,软开关技术应运而生,零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)把电力电子技术和整流电路的发展推向了新的高潮。 2 课程设计目的与要求 2.1课程设计目的 “电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上,对课程所学理论知识的深化和提高。因此,通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的: (1)培养综合应用所学知识,并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的

单相半波可控整流电路实验

单相半波可控整流电路实验

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重庆三峡学院 实验报告 课程名称电力电子技术 实验名称单相半波可控整流电路实验 实验类型验证学时 2 系别电信学院专业电气工程及自动化 年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期 学生姓名袁志军学号201507144228 实验教师谢辉成绩 2017 年 4 月 30 日

填写说明 1、基本内容 (1)实验序号、名称(实验一:xxx);(2)实验目的;(3)实验原理;(4)主要仪器设备器件、药品、材料;(5)实验内容; (6)实验方法及步骤(7)数据处理或分析讨论 2、要求: (1)用钢笔书写(绘图用铅笔) (2)凡需用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规范作图 实验三单相半波可控整流电路实验 一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。 (3)了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件 型号备注 序 号 1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”,“励磁电源”等几个 模块。 2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”,以及“电感”等几个模块。 3 DJK03-1 晶闸管触发 该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。 电路 4 DJK06 给定及实验器 该挂件包含“二极管”等几个模块。 件 5 D42 三相可调电阻 6 双踪示波器自备 7 万用表自备 三、实验线路及原理 将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极,并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭(防止误触发),图中的R负载用D42三相可调电阻,将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上,电感L d在DJK02面板上,有100mH、200mH、700mH 三档可供选择,本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。 四、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V,用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1电源开关,用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1,观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°~170°范围内移动?

单相桥式全控整流电路纯电阻课程设计

1 引言 电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术,有时也称为功率电子技术。一般情况下,它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。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。 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。整流电路(Rectifier)是电力电子电路中出现最早的一种,它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。单相可控整流电路的交流侧接单相电源。 这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载,与单相半波可控整流电路相比,桥式全控的电源利用率更高一些,应用范围更广泛一些。 2 单相桥式全控整流电路 2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析 单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1: 图2.1 单相桥式全控整流电路原理图

在单相桥式全控整流电路,闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周(即a 点电位高于b 点电位),若4个晶闸管均不导通,id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1和VT4即导通,电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。当u2过零时,流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断。在u2负半周,仍在触发角a 处触发VT2和VT3,VT2和VT3导通,电流从电源b 端流出,经VT3、R 、VT2流回电源a 端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。 在u2负半周,仍在触发延迟角a 处触发VT2和VT3(VT2和VT3的a=0处为ωt=Π),VT2和VT3导通,电流从电源b 端流出,经VT3,R,VT2流回电源a 端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载,故该电路为全波整流。 整流电压平均值为: ?+=+==παααπωωπ2 cos 19.02cos 122)(d sin 21 222U U t t U U d 向负载输出的直流平均电流为: 2 cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 晶闸管VT 1、VT 4 和 VT 2、VT 3 轮流导电,流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半,即 2 cos 145.0212α+==R U I I d dT b c) d u V 图2.2单相桥式全控整流电路波形

220V/50A单相全波可控整流电路

辽宁工业大学 电力电子技术课程设计(论文)题目:220V/50A单相全波可控整流电路 院(系):工程技术学院 专业班级:电气工程及其自动化 学号: 学生姓名: 指导教师:(签字) 起止时间:

课程设计(论文)任务及评语 院(系):工程技术学院教研室:电气教研室

摘要 本设计采用单相全波可控整流,从而实现为1台额定电压220V、功率为10kW 的直流电动机提供直流可调电源,以实现直流电动机的调速。将交流电变换为直流电称为AC/DC变换,这正变换的功率流向是由电源传向负载,称之为整流。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。 主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。整流电路的种类有很多,有单相半波整流电路、单相全波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。本设计采用单相全波可控整流,以便于低压输出。 关键词:整流电路;变压器;晶闸管;触发电路;MATLAB。

目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概括............................ 错误!未定义书签。 1.2本文研究内容 (2) 1.3方案论证 (3) 1.3.1 单相桥式全控整流电路 (3) 1.3.2 单相全波可控整流电路 (4) 第2章单相全波可控整流电路设计 (5) 2.1单相全波可控整流电路总体设计框图 (5) 2.2具体电路设计 (6) 2.2.1 单相全波可控整流电路设计 (6) 2.2.2 由KJ004构成的控制电路设计 (7) 2.2.3 保护电路的设计 (9) 2.3总电路原理图 (10) 2.4元器件型号选择 (11) 2.5MATLAB仿真实验 (12) 第3章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)

单相半控桥式整流电路的设计说明

工业应用技术学院 课程设计任务书 题目单相半控桥式晶闸管整流电路的设计 专业、班级学号 主要容、基本要求、主要参考资料等: 一、主要容 (1)电源电压:交流220V/50Hz (2)输出电压围:20V-50V (3)最大输出电流:10A (4)电源效率不低于70% 二、基本要求 1、主要技术指标 (1)具有过流保护功能,动作电流为12A; (2)具有稳压功能。 2、设计要求 (1)合理选择晶闸管型号; (2)完成电路理论设计、绘制电路图、电路图典型波形并进行模拟仿真。 二、主要参考资料 [1] 王兆安,黄俊,电力电子技术(第4版)[M],北京:机械工业,2000. [2] 王兆安,明勋,电力电子设备设计和应用手册(第2版)[M],北京:机械工业,2005. [4] 康华光,大钦,电子技术基础-模拟部分(第5版)[M],北京:高等教育,2005. [4] 治明,电力电子器件基础[M],北京:机械工业,2005. [5] 吴丙申,模拟电路基础[M],北京:北京理工大学,2007.

[6] 马建国,孟宪元,电力设计自动化技术基础[M],北京:清华大学,2004. 完成期限: 指导教师签名: 课程负责人签名: 年月日

1.设计的基本要求 1.1 设计的主要参数及要求: 设计要求:1、电源电压:交流220V/50Hz 2、输出电压围:20V-50V 3、最大输出电流:10A 4、具有过流保护功能,动作电流:12A 5、具有稳压功能 6、电源效率不低于70% 1.2 设计的主要功能 单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通,而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。单相桥式整流电路在感性负载电流连续时,当相控角α<90°时,可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流;在α>90°时,可实现将直流电返送至交流电网的有源逆变。在有源逆变状态工作时,相控角不应过大,以确保不发生换相(换流)失败事故。 2.总体系统的设计 2.1 主电路方案论证 方案1:单相半控桥式整流电路(含续流二极管) 单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点,而且不会导致失控显现,续流期间导电回路中只有一个管压降,少了一个管压降,有利于降低损耗。 方案2:单相半控桥式整流二极管(不含续流二极管) 不含续流二极管的电路具有自续流能力,但一旦出现异常,会导致:一只晶闸管与两只二极管之间轮流导电,其输出电压失去控制,这种情况称之为“失控”。失控时的的输出电压相当于单相半波不可控整流时的电压波形。在失控情况下工作的晶闸管由于连续导通很容易因过载而损坏。因为半导体本身具有续流作用,半控电路只能将交流电能转变为直流电能,而直流电能不能返回到交流电能中去,即能量只能单方向传递。 经过比较本设计选择方案一含续流二极管的单相半控桥式整流电路能更好的达到设计要求。 2.2 主电路结构及其工作原理

单相桥式全控整流电路Matlab仿真

目录 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 0 (一)单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) (1) 1.电路的结构与工作原理 (1) 2.建模 (2) 3仿真结果与分析 (4) 4小结 (6) (二)单相桥式全控整流电路(阻-感性负载) (7) 1.电路的结构与工作原理 (7) 2.建模 (8) 3仿真结果与分析 (10) 4.小结 (11) (三)单相桥式全控整流电路(反电动势负载) (13) 1.电路的结构与工作原理 (12) 2.建模 (14) 3仿真结果与分析 (16) 4小结 (18) 单相桥式全控整流电路仿真建模分析 一、实验目的 1、不同负载时,单相全控桥整流电路的结构、工作原理、波形分析。 2、在仿真软件Matlab中进行单相可控整流电路的建模与仿真,并分析其波形。 二.实验内容

(一)单相桥式全控整流电路(纯电阻负载) 1.电路的结构与工作原理 1.1电路结构 R 单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)的电路原理图(截图) 1.2工作原理 用四个晶闸管,两只晶闸管接成共阴极,两只晶闸管接成共阳极,每一只晶闸管是一个桥臂。 (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。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等,则u T1.4= u T2.3=1/2 u2。 (2)在u2正半波的ωt=α时刻: 触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通,负载上有电压(u d=u2)和电流输出,两者波形相位相同且u T1.4=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上,使其承受反压而处于关断状态,则u T2.3=1/2 u2。晶闸管VT1、VT4—直导通到ωt=π为止,此时因电源电压过零,晶闸管阳极电流下降为零而关断。 (3)在u2负半波的(π~π+α)区间: 晶闸管VT2、VT3承受正压,因无触发脉冲,VT2、VT3处于关断状态。此时,u T2.3=u T1.4=1/2 u2。 (4)在u2负半波的ωt=π+α时刻: 触发晶闸管VT2、VT3,元件导通,电流沿b→VT3→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电阻上,负载上有输出电压(u d=-u2)和电流,且波形相位相同。此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上,使其承受反压而处于关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止,此时电源电压再次过零,晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1、

单相半波可控整流电路实验报告

实验一、单相半波可控整流电路实验 王季诚(20101496) 一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。 (3)了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理 单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到 DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极,并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭(防止误触发),图中的R负载用D42三相可调电阻,将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上,电感L d在DJK02面板上,有100mH、200mH、700mH三档可供选择,本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。

图3-6单相半波可控整流电路 四、实验内容 (1)单结晶体管触发电路的调试。 (2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。 (3)单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。 (4)单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容,弄清单结晶体管触发电路的工作原理。 (2)复习单相半波可控整流电路的有关内容,掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。 (3)掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U d、I d的计算方法。 六、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V,用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1电源开关,用双踪示波器观察单结

单相桥式整流电路 课程设计

湖南工学院 课程设计说明书 课题: 单相桥式整流电路的设计 专业: 电气自动化 班级: 电气0601班 姓名: 陈澍 学号:401060704 指导老师:肖文英

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。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大,电流中谐波分量相应增大,因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路,就构成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制,可以使其输入电流非常接近正弦波,且和输入电压同相位,功率因素近似为1。这种整流电路称为高功率因素整流器,它具有广泛的应用前景 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实验和课程设计,因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛,而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础,故我们单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。

1. 设计任务说明…………………………………………………………1. 2. 方案选择 (2) 2.1器件的介绍 (2) 2.2整流电路的比较 (5) 3. 辅助电路的设计 (7) 3.1 驱动电路的设计 (7) 3.2 保护电路的设计 (11) 3.3 过压保护 (12) 3.4 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (13) 4. 主体电路的设计 (14) 4.1 主要电路原理及说明 (14) 4.2 感性负载可控整流电路 (15) 4.3 主电路的设计 (17) 4.5 主要元器件的说明 (18) 4.5 性能指标分析 (20) 4.6 元器件清单 (20) 5. 设计总结 (22) 6. 参考文献 (23) 7. 鸣谢 (24)

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