第3章 晶闸管整流电路
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晶闸管整流电路原理
晶闸管是一种“电力电子开关”,它的基本组成是一个由两个PN结构成的三端器件,即晶闸管。
晶闸管又称为可控硅,是一种新型半导体器件,它有两个控制极和两个漏极构成,通过控制PN结的导通时间来控制它的导通与关断,从而实现对电路的控制。
在晶闸管中,只有一个PN结作为电极,而且PN结不能像一般二极管那样直接用电流进行充电或放电。
因为当给PN结施加正向电压时,PN结的内部会有大量电子通过,使PN结两端的电压升高;当给PN结施加反向电压时,电子被阻断,PN结会变成一个高阻值的、不带电的绝缘层。
这样就限制了PN结中电子的运动范围,从而保证了PN结内没有足够多的电子可以通过。
另外,当给PN结加反向电压时,晶闸管会在内部形成一个高电压梯度(即门极反向击穿)。
这样在晶闸管内部就会形成一个非常强的电场(相当于正向压强)。
这种电场将使电子从被阻断的PN结流向正向电压加在它上面的方向。
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一、概述二、课程设计方案本次课程设计的要紧内容是利用晶闸管整流来设计直流电机操纵系统,要紧设计内容有1、电路功能:〔1〕、用晶闸管缺角整流实现直流调压,操纵直流电动机的转速。
〔2〕、电路由主电路与操纵电路组成,主电路要紧环节:整流电路及保卫电路。
操纵电路要紧环节:触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保卫电路。
〔3〕、主电路电力电子开关器件采纳晶闸管、IGBT或MOSFET。
〔4〕、系统具有完善的保卫2、系统总体方案确定3、主电路设计与分析〔1〕、确定主电路方案〔2〕、主电路元器件的计算及选型〔3〕、主电路保卫环节设计4、操纵电路设计与分析〔1〕、检测电路设计〔2〕、功能单元电路设计〔3〕、触发电路设计〔4〕、操纵电路参数确定设计要求有一下四点:1、设计思路清晰,给出整体设计框图;2、单元电路设计,给出具体设计思路和电路;3、分析所有单元电路与总电路的工作原理,并给出必要的波形分析。
4、绘制总电路图5、写出设计报告;要紧的设计条件有:1、设计依据要紧参数〔1〕、输进输出电压:〔AC〕220〔1+15%〕、〔2〕、最大输出电压、电流依据电机功率予以选择〔3〕、要求电机能实现单向无级调速〔4〕、电机型号布置任务时给定2、可提供实验与仿真条件三、系统电路设计1、主电路的设计〔1〕、主电路设计方案主电路的要紧功能是实现整流,将三相交流电变为直流电。
要紧通过整流变压器和三相桥式全控整流来实现。
整流变压器是整流设备的电源变压器。
整流设备的特点是原方输进电流,而副方通过整流原件后输出直流。
变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称,整流是其中应用最广泛的一种。
作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
工业用的整流直流电源大局部根基上由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
整流变压器是专供整流系统的变压器。
整流变压器的功能:1.是提供整流系统适当的电压,2.是减小因整流系统造成的波形畸变对电网的污染。
思考与练习1.交-直-交变频器的主电路包括那些组成部分?并说明各部分的作用。
答:交-直-交变频器的主电路由整流电路、中间电路、逆变电路三部分组成。
整流电路:把从电网接入幅值和频率都恒定的交流电压信号,经由整流器转换为直流电压;中间电路:整流器输出电压含有频率为电源频率6倍的纹波,中间电路的滤波电路能减少电压和电流的波动,还可以避免变频器被雷击时二极管被烧坏。
在直流回路中的制动电阻或反馈通道吸收电动机的再生电能,能使电动机快速制动。
逆变电路:能把直流电源逆变成交流电源,驱动电动机实现变速。
2.说明可控整流电路和不可控整流电路的组成和原理有什么区别。
答:不可控整流电路使用的器件为电力二极管,三相桥式整流电路共有6个整流二极管,其中3个二极管、、的阴极连接在一起,称为共阴极组;另外3个二极管、、的阳极连接在一起,称为共阳极组。
在接入电源、、工作期间,每等份时间段内,在共阴极组中二极管阳极电位最高的优先导通,在共阳极组中二极管阴极电位最低的优先导通。
同一时刻每组各一个二极管同时导通,其余四个反向截止。
在自然换相点各二极管换相导通或截止。
在每个周期内,每个二极管导通1/3周期,即导通角为120°,极性始终上正下负,为脉动直流电压。
负载电阻上输出的平均电压为输入相电压的2.34倍,不可改变。
可控整流电路:三相桥式整流电路中的二极管换为晶闸管(又称可控硅),就成为三相桥式全控整流电路。
当闸管阳极和阴极承受正向电压且门极和阴极两端加正向触发电压时才能导通,所以晶闸管可控整流电路输出电压的平均值可随门极控制电压信号的变化连续可调,负载上平均电压的平均值电压可被晶闸管触发延迟角调控。
3.中间电路有哪些形式?并说明各形式的功能。
答: 中间电路有哪些形式有滤波电路、制动电路。
滤波电路分为电压型可以可使直流母线电压基本保持恒定,能有效的减小受负载变动造成的影响;电流型电流基本不受负载的影响。
制动电路:分为动力制动、反馈制动、直流制动三种方式。