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1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍1.1 单相桥式全控整流电路设计方案1.1.1 设计方案图1设计方案1.1.2 整流电路的设计主电路原理图及其工作波形图2 主电路原理图及工作波形主电路原理说明：（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。
（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。
2 触发电路的设计2.1 晶闸管触发电路触发电路在变流装置中所起的基本作用是向晶闸管提供门极电压和门极电流，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。
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。
，开始启动A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。
2.1.1 晶闸管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。
《电力电子技术》习题及解答第1章 思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A 决定。
1.2晶闸管的关断条件是什么? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A 减小，I A 下降到维持电流I H 以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A 决定。
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g =0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。
1.5请简述晶闸管的关断时间定义。
答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。
单相相控整流电路的应用单相相控整流电路的应用随着现代技术的不断发展，单相相控整流电路已经成为了常见的电子电路之一。
这种电路主要是通过控制半导体开关元件的导通时间来实现对电源电压的调节。
相较于传统的整流电路，相控整流电路不仅具有更加准确和稳定的电源输出特性，而且也可以应用于许多不同领域的技术设备中。
下面，我们将会详细介绍单相相控整流电路的应用以及其在不同设备中的作用。
一、单相相控整流电路的基本工作原理在介绍单相相控整流电路的应用之前，让我们先来了解一下这种电路的基本工作原理。
单相相控整流电路主要由两个部分组成：整流桥和相控电路。
整流桥是由四个可控的半导体元件组成，能够实现交流电到直流电的转换。
而控制电路则通过检测电源电压，控制半导体元件的导通时间，从而实现对整流电路输出电压的调节。
二、单相相控整流电路的应用1、电力电子调节器单相相控整流电路可以应用于电力电子调节器中。
这种调节器由交流电源、单相半波整流电路、交流过滤器、可调变压器以及直流负载组成。
电力电子调节器可以对交流电进行整流和平滑，实现调节输出电压的功能。
这种调节器已经广泛应用于电力系统调节中，可以实现电流、电压和功率的控制。
2、光伏逆变器单相相控整流电路还可以应用于光伏逆变器中。
光伏逆变器能够将太阳能板产生的直流电转换成为交流电，并将其送回电网。
光伏逆变器由整流模块、过滤器、逆变模块以及控制电路组成。
其中，整流模块使用单相相控整流电路，能够将太阳能板收集到的交流电转换为直流电，并保证电路的输出电压稳定。
3、交流调光器单相相控整流电路还可以应用于交流调光器中。
在传统的交流调光器中，常使用三角型调制电路或方波调制电路对电源电压进行调节。
但是这种调制方式会引起电容滤波器的谐波产生，从而影响电灯的寿命。
单相相控整流电路则通过减小谐波的产生，能够实现更加平滑的调光效果。
4、电动机调速器单相相控整流电路还可以应用于电动机调速器中。
电动机调速器是一种常见的电气控制设备，能够通过对电机输入电压的控制来实现对电机转速的调节。
目录第1章绪论 (1)1.1 什么是整流电路 (1)1.2 整流电路的发展与应用 (1)1.3 本设计的简介 (1)第二章总体设计方案介绍 (2)2.1总的设计方案 (2)2.2 单相桥式全控整流电路主电路设计 (3)2.3保护电路的设计 (5)2.4触发电路的设计 (9)第三章整流电路的参数计算与元件选取 (12)3.1 整流电路参数计算 (12)3.2 元件选取 (13)第四章设计总结 (15)4.1设计总结 (15)第五章心得体会 (16)参考文献 (17)第1章绪论1.1 什么是整流电路整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。
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。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
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。
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；按交流输入相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧电流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，因此不管是整流器还是电力电子技术的发展都是以电力电子器件的发展为纲的，1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一次革命；1957年美国通用公司研制了第一个晶闸管，标志着电力电子技术的诞生；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迅速发展，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。
第一题说明全控型整流电路的工作原理，并设计出一个单相全控整流电路及其控制电路（开环）1.单相全控型PWM整流电路的结构单相电压型桥式PWM整流电路最初出现在交流机车传动系统中，为间接式变频电源提供直流中间环节，电路结构如图1-1所示。
每个桥臂由一个全控器件和反并联的整流二极管组成。
u s是正弦波电网电压，u d是整流器的直流侧输出电压，Ls为交流侧附加的电抗器，Ls包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的。
起平衡电压，支撑无功功率和储存能量的作用。
全桥电路直流侧电容只要一个就可以。
由图1-1所示，能量可以通过构成桥式整流的二极管VD1-VD4完成从滞留测到交流侧的传递，也可以经过全控型器件V1-V4从直流侧你变为交流，反馈给电网。
图1-1所以PWM整流器的能量变换是可逆的，而能量的传递趋势是整流还是逆变，主要视V1-V4的脉宽调制方式而定。
2.单相全控型PWM整流电路的工作原理用正弦信号波和三角波相比较的方法对图1-1中的V1-V4进行SPWM控制，就可以在桥的交流输入端AB产生一个SPWM波u AB。
u AB中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波。
当正弦信号波频率和电源频率相同时，i s也为与电源频率相同的正弦波。
由于Ls的滤波作用，谐波电压只使i s产生很小的脉动。
u s一定时，i s 幅值和相位仅由u AB中基波u ABf的幅值及其与u s的相位差决定。
改变u ABf的幅值和相位，可使i s和u s同相或反相，i s比u s超前90°，或使i s与u s相位差为所需角度。
u s> 0时，（V2、VD4、VD1、Ls）和（V3、VD1、VD4、Ls）分别组成两个升压斩波电路，以（V2、VD4、VD1、Ls）为例。
V2通时，u s通过V2、VD4向Ls储能。
V2关断时，Ls中的储能通过VD1、VD4向C充电。
东华理工大学课程设计报告书09级电气自动化专业题目：单相相控整流电路的应用班级： 096321学号： ********学生姓名：***指导教师：***日期：2012年 4月1日目录标题、摘要、关键词--------------------------------————2 前言----------------------------------------------------3 第一章原始资料分析及电气主接线设计——————————41.1 本所设计电压等级--------------------------------41.2 电源负荷----------------------------------------41.3 主接线接线方式——————————————————61.4 电气主接线的选择————————————————8 第二章所用电的设计-------------------------------------102.1 所用电接线一般原则------------------------------10 2.2所用电接线方式确定------------------------------102.3备用电源自动投入装置----------------------------10第三章短路电流计算与继电保护配置以及防雷接地-----------12 3.1 短路计算的目的----------------------------------123.2短路计算过程------------------------------------123.3变电所母线保护配置------------------------------203.4变电所主变保护的配置----------------------------203.5避雷器的选择------------------------------------223.6变电所的进线段保护-------------------------------233.7接地装置的设计-----------------------------------23 第四章结论致谢----------------------------------------------------27 参考文献------------------------------------------------28电气自动化110-35kv变电所设计摘要变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。
根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。
同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。
关键词: 变电所电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护ABATRACT:前言本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。
此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。
此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。
通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。
对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。
第一章原始资料分析及电气主接线设计1.1 本所设计电压等级根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35KV1.2 电源负荷地理位置情况1、电源分析与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。
具体情况如下：1）110KV系统变电所该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。
在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。
以一回路与本所连接。
2）110KV火电厂该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图1.1：图 1-1 110KV火电厂接线图3）35KV系统变电所该所距本所7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为250MVA.。
以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。
35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。
当3个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。
2、负荷资料分析1）35KV负荷注：35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源2）10KV远期最大负荷3）本变电所自用负荷约为60KVA；4）一些负荷参数的取值：负荷功率因数均取cosφ=0.85，负荷同期率 Kt=0.9c，年最大负荷利用小时数Tmax＝4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。
各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。
电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。
电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
1.3 主接线接线方式1.3.1 单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。
适用范围： 35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV 配电装置的出线回路数不超过2回。
1.3.2 单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。
当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。
当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围： 35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV 配电装置出线回路数为3-4回时。
1.3.3 单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。
1.3.4 桥型接线1、内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。
高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
1.3.5 双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
2）调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3）扩建方便。
向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
4）便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。
2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。
为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
1.3.6 双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。
由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。
但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。
占地面积较大。
一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。
1.4 电气主接线的选择1.4.1 35kV电气主接线根据资料显示,由于35KV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。
2）双母接线接线虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。
鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。
1.4.2 110kV电气主接线根据资料显示，由于110KV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案：1）桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。
2）单母接线。
表1-3 110KV主接线方案比较经比较两种方案都具有接线简单这一特性。
虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。
可选用投资小的方案Ⅰ第二章所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。
2.1 所用电接线一般原则1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。
2)尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。
