全桥式设计

三相桥式全控整流电路设计课程设计
三相桥式全控整流电路设计课程设计主要包含以下几个步骤：
1.设计目标：明确设计的目标，如实现直流电压的可控输出、减
小谐波含量、提高系统的功率因数等。

2.电路拓扑：选择三相桥式全控整流电路作为拓扑结构。

3.器件选型：根据设计要求，选择适当的晶闸管、二极管等器
件，并确定其型号和规格。

4.参数计算：根据设计目标，计算电路的输入输出电压、电流、
功率等参数，以及晶闸管的控制角和触发脉冲等参数。

5.仿真分析：利用仿真软件对设计电路进行仿真分析，验证设计
的可行性和正确性。

6.电路板设计：根据仿真分析结果，进行电路板的设计，包括布
局、布线、元件封装等。

7.调试与测试：完成电路板制作后，进行调试和测试，确保电路
正常工作并达到设计目标。

8.总结与优化：总结设计过程中的经验和教训，优化电路设计，
提高系统的性能和可靠性。

在具体的设计过程中，可以根据实际情况进行调整和修改。

同时，需要注意安全问题，确保电路设计和使用过程中的安全可靠。

电力电子课程设计说明书全桥型开关稳压电源设计摘要本次课程设计了一台输出电压为48V稳压范围宽、大功率的全桥型开关稳压电源、并给出了设计波形图。

该课程设计主要运用了软开关PWM技术。

给出了全桥整流电路、逆变电路驱动电路、控制电路的具体设计方法。

本全桥型开关稳压电源最大功率达1000W，输出电流约为20A，设计采用了AC／DC／AC／DC变换方案。

一次整流后的直流电压，经过有源功率因数校正环节以提高系统的功率因数，再经全桥变换电路逆变后，由高频变压器隔离降压，最后整流输出直流电压。

在设计中首先画出主电路图，主电路图由整流电路、逆变电路组成。

全桥电路的开关元件使用的是MOSFET。

全桥移相电路采用UC3875控制芯片，并作数据处理，MATLAB仿真作出了不同角度的仿真波形图。

并说明其工作原理，再通过基本计算，选择触发电路和保护电路的结构以及晶闸管的型号和变压器的变比及容量，完成本设计的任务。

关键词：开关电源；全桥；PWM控制电路；整流；逆变；高频变压器ABSTRACTThe curriculum design a output voltage 48V voltage wide range, high power full bridge switch regulated power supply and given the waveform diagram is designed.This course design mainly uses the soft switch PWM technology. The design method of the circuit and the control circuit of the whole bridge rectifier circuit and the inverter circuit are given.. The full bridge switch regulated power supply maximum power up to 1000W, output current is about 20a, designed using AC / DC / AC / DC converter scheme. A rectified DC voltage, by means of active power factor correction link to improve the power factor of the system, again after full bridge converter inverter circuit, by the high frequency transformer isolated buck. Finally, the output DC voltage.In the design, the main circuit diagram is drawn, the main circuit diagram is composed of the rectifier circuit and the inverter circuit.. The switching element of the whole bridge circuit is MOSFET. The full bridge phase shifted circuit uses UC3875 control chip, and data processing, MATLAB simulation to make a different angle of the simulation waveforms. And explain its working principle, again through the basic calculation, select trigger circuit and protection circuit structure and thyristor model and transformer ratio and capacity, complete the design task.Key words switching power supply; full bridge; PWM control circuit; rectifier; inverter; HF transformer目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概况 (1)1.2 本文设计内容 (2)第二章开关稳压电源电路设计 (3)2.1 开关稳压电源总体设计方案 (3)2.1.1 全桥稳压电路总体结构图及其说明 (3)2.1.2 总体方案论证 (3)2.2 开关稳压电源具体电路设计 (3)2.2.1 整流电路设计 (3)2.2.2 逆变电路设计 (4)2.2.3 驱动电路设计 (5)2.2.4 全桥移相开关控制电路 (5)2.3 高频变压器变比及容量 (8)2.4 系统仿真及波形 (9)2.4.1 MATLAB仿真软件介绍 (9)2.4.2 仿真电路图...............................................................10 2.4.3 仿真分析 (11)第三章课程设计总结 (14)参考文献 (15)致谢 (17)第一章绪论1.1开关电源概况随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

西安文理学院机械电子工程系课程设计报告专业班级自动化课程电力电子技术题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计学号 000000000204 学生姓名 weitor 指导教师2010年 12月西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师职称讲师教研室自动化课程《电力电子技术》题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计任务与要求任务:在已学的《电力电子技术》课程后, 为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。

可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。

分析两种电路的工作原理及相应的波形。

通过电路接线的实验手段来进行调试,绘制相关波形图要求:a. 要有设计思想及理论依据b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图c. 计算晶闸管的选择和电路参数d. 绘出整流和有源逆变电路的 u d (t、 i d (t、 u VT (t的波形图e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求开始日期 2010.12.21 完成日期 2010.12.31 2010年 12月 21日设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计一.设计目的1.更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理,研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下 Ud, Id及 Uvt 的波形,初步认识整流电路在实际中的应用。

2.研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理,并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件,了解逆变电路的用途。

二.设计理念与思路晶闸管是一种三结四层的可控整流元件,要使晶闸管导通,除了要在阳极—阴极间加正向电压外, 还必须在控制级加正向电压, 它一旦导通后, 控制级就失去控制作用,当阴极电流下降到小于维持电流,晶闸管回复阻断。

因此,晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。

在实际生产中,直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源, 利用晶闸管的单向可控导电性能, 可以很方便的实现各种可控整流电路。

全桥式开关电源的研究与设计解读首先，全桥式开关电源由四个功率开关器件和一个变压器构成，功率开关器件通常为MOSFET。

变压器起到隔离输入和输出以及变压的作用。

全桥式开关电源采用的开关转换方式使得电源的效率更高，同时也减小了功率开关器件的损耗。

其次，全桥式开关电源的设计需要考虑多个因素。

首先是输入电压范围，输入电压范围决定了电源的适用范围。

其次是输出电压和输出电流需求，这决定了变压器的变比以及功率开关器件的选择。

此外，还需要考虑开关频率、滤波电容和电感的选取，这些因素将直接影响电源的稳定性和输出质量。

在设计全桥式开关电源时，需要考虑的另一个重要因素是电源的保护功能。

由于全桥式开关电源处于工作状态时，功率开关器件需要承受较高的电流和电压，因此需要采取相应的保护措施。

这包括过流保护、过压保护、过温保护等，以确保电源在出现异常情况时能够及时停止工作，避免器件损坏和安全事故发生。

另外，全桥式开关电源的控制方式也需要进行研究与设计。

传统的PWM控制方式将功率开关器件的通断控制与反馈控制进行结合，实现了输入电压和输出电压的稳定。

同时，还可以考虑使用磁电流控制和电流模式控制等更先进的控制方式，以提高电源的响应速度和稳定性。

最后，全桥式开关电源的设计中还需要考虑EMI（电磁干扰）的问题。

由于开关频率较高，电源会产生大量的高频噪声，对周围电子设备和系统造成干扰。

因此，在设计中需要加入滤波电路和屏蔽措施，以降低电磁辐射和抑制EMI问题。

综上所述，全桥式开关电源是一种高效、稳定的电源设计方案。

在研究和设计中，需要考虑输入输出需求、保护功能、控制方式以及EMI问题，并根据实际情况选择恰当的器件和参数，以实现高质量的电源输出。

随着技术的进步，全桥式开关电源将在更多领域得到应用，并不断迭代和优化。

全桥式开关电源的研究与设计解读全桥式开关电源的拓扑结构由四个功率开关管、四个二极管和一个输出变压器组成。

其中，两个功率开关管和两个二极管组成一个桥臂，共两个桥臂组成一个全桥。

在工作过程中，通过对两个桥臂的控制，实现对输入电源的方波调制，从而得到所需的输出电压。

在设计过程中，需要考虑到电源输入电压范围、输出电压和输出电流的要求，选择合适的功率开关管和二极管。

此外，还需要确定合适的工作频率，以及控制开关管的开关时间和占空比。

全桥式开关电源的工作原理如下：当输入电源为正常工作电压时，通过控制四个功率开关管的开关时间和占空比，使其中两个功率开关管周期性地导通和断开，形成方波调制信号。

这个方波信号经过输出变压器的变压作用，输出到负载上，得到所需要的稳定输出电压。

1.输入电源范围：根据实际应用需求，选择合适的输入电源范围，一般在设计过程中考虑到波动范围，以保证电源的稳定性。

2.输出电压和输出电流：根据应用需求，确定所需的输出电压和输出电流，并根据实际情况选择合适的功率开关管和二极管。

3.工作频率：选择合适的工作频率，一般在几十kHz到几百kHz之间，以避免对其他设备造成干扰。

4.开关时间和占空比：通过控制功率开关管的开关时间和占空比，实现对输入电源的调制，从而得到所需的输出电压。

在全桥式开关电源的设计中，还需要注意电源的稳定性和输出电压的精度。

为了保证电源的稳定性，可以采用反馈控制电路和滤波电路，对电路的输出进行稳定化处理。

为了提高输出电压的精度，可以采用反馈电路和调节电路，对输出电压进行调节和控制。

综上所述，全桥式开关电源具有输出电压高、效率高以及输出功率大的优点，在实际应用中具有广泛的应用前景。

设计全桥式开关电源时，需要考虑到输入电源范围、输出电压和输出电流、工作频率以及开关时间和占空比等关键参数。

为了提高电源的稳定性和输出电压的精度，可以采用反馈控制电路和调节电路对电源进行优化设计。

1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图图1-1中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）为共阳极组。

晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。

从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V ，电阻R=10Ω，电感L 无穷大使负载电 流连续。

其原理如图1所示。

图1-1 三相桥式全控整理电路原理图1.2 主电路原理为说明此原理，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 时的情况。

此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。

而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。

这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。

α=0o 时，各晶闸管均在自然换相点处换相。

由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。

在分析d u 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。

从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n 为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 1d u 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压2d u 为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压d u =1d u -2d u 是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。

从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压 d u 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压d u 波形为线电压在正半周的包络线。

课程设计任务书学生姓名：杨专业班级：自动化指导教师：工作单位：信息工程系题目：三相全控桥式整流电路的设计一．初始条件：1．直流电动机额定参数： PN=10KW, UN=220V, IN =50A,n=1000r/min，电枢电阻NRa=0.5Ω，电流过载倍数λ＝1.5，电枢电感LD =7mH，励磁电压UL=220V 励磁电流IL=1.6A.2.进线交流电源：三相380V3.性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流75A，保证电流连续的最小电流为5A。

使用三相可控整流电路，电动机负载，工作于电动状态。

二．要求完成的主要任务：1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。

2.触发电路设计。

触发电路选型（可使用集成触发器）。

3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。

4.提供系统电路图纸不少于一张。

三．时间安排：指导老师签字：年月日1引言整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路, 不仅用于一般工业, 也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域. 因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义, 这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环, 而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用. 因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。

2设计的步骤⑴根据给出的技术要求，确定总体设计方案⑵选择具体的元件，进行硬件系统的设计⑶进行相应的电路设计，完成相应的功能⑷进行调试与修改⑸撰写课程设计说明书3设计方案选择及论证3.1三相桥式全控整流电路（如图3-1）应用最为广泛，共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）编号：1、3、5，4、6、2阻感负载时的工作情况a≤60°时，u d波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压u d波形、晶闸管承受的电压波形等都一样区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流i d波形不同。

课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：自动化题目：单相桥式全控整流电路设计（纯电阻负载、反电势电阻负载）指导教师：职称:2011年 1 月 10 日课程设计任务书10/11 学年第一学期学院：专业：学生姓名：学号课程设计题目：单相桥式全控整流电路设计（纯电阻负载、反电势电阻负载）起迄日期：1月10 日～1月14 日课程设计地点：电气工程系实验中心指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011年 1 月 9日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1.2 主电路的设计电阻负载主电路主电路原理图如下：Rid反电势负载主电路原理图如下：TidE1.3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。

1.3.2反电势负载主电路原理（1）若是感性负载，当u2在正半周时，在ωt＝α处给晶闸管VT1加触发脉冲，VT1导通后，电流从u2正端→VT1→L→R→VD4→u2负端向负载供电。

u2过零变负时，因电感L的作用使电流连续，VT1继续导通。

但a点电位低于b点，使电流从VD4转移至VD2，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是经VT1和VD2续流，则u d=0。

电力电子三相桥式全控整流电路的设计一、设计原理三相桥式全控整流电路由六个可控硅器件组成，分别连接在电源的三个相线和负载之间。

通过对六个可控硅器件的控制，可以实现对电源电压的全波整流，并将交流电转换为直流电供给负载。

由于可控硅器件具有可控导通和关断的特性，因此可以实现对整流电路的控制。

二、工作方式三相桥式全控整流电路的工作方式主要分为两个阶段：正半周期和负半周期。

在正半周期中，当Uab > Ubc > Uca时，可控硅器件S1和S2导通，S3和S4关断，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。

在负半周期中，当Uab < Ubc < Uca时，可控硅器件S1和S2关断，S3和S4导通，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。

通过不断调整控制信号，可以实现对整流电路的输出电压的控制。

三、电路参数计算1.电源电压：根据实际应用需求，确定电源电压的额定值，通常为220V或380V。

2.负载电流：根据负载的功率需求和额定电压，计算负载电流的额定值。

3.可控硅器件参数：选取合适的可控硅器件，根据其额定电流和额定电压，确定器件的参数。

4.电感参数：根据负载电流的频率和电感的自感系数，计算电感的参数。

5.电容参数：根据负载电流的频率和电容的容量，计算电容的参数。

四、性能指标1.效率：计算整流电路的输入功率和输出功率的比值，即效率。

2.谐波失真：通过谐波分析，计算整流电路输出电压的谐波含量，衡量电路输出电压的质量。

3.稳定性：通过控制信号的调整，使得整流电路输出电压的波动尽可能小，保证电路的稳定性。

4.抗干扰能力：通过合理的电路设计和控制策略，提高电路的抗干扰能力，减少外部干扰对电路的影响。

五、总结三相桥式全控整流电路是一种常见的电能变换电路，广泛应用于工业和电力系统中。

本文详细介绍了该电路的设计原理、工作方式、电路参数计算以及相关的性能指标。

在实际应用中，需要根据具体的需求和要求进行电路设计，并通过实验和测试来验证电路的性能。