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1、西安交通工程学院电力电子技术课程设计报告题目：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计阻感负载专业班级: 电气工程及其自动化 1402 班姓名：辛力忻 刘入铭 成真时间：2023 年 12 月 26 日指导教师：完成日期: 2023 年 12 月 30 日设计任务书1. 设计目的与要求1.1 单相桥式全控整流电路设计阻感性负载 (1)电网供电电压为单相沟通 220V/50Hz； (2)变压器二次侧电压为 100V；(3)输出电压连续可调，为 0100V； (4)移相范围：090；(5)输出功率：500W。2. 设计内容（1） 画出电路原理图，正确使用规律关系；（2） 确定元器件及元件参数；（3） 进展
2、电路模拟仿真；（4） SCH 文件生成与打印输出。3. 编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。4. 辩论在规定时间内，完成表达并答复以下问题。名目1 引言12 总体设计方案12.1 设计思路12.2 单相全控桥式晶闸管整流电路掌握流程22.3 总体设计框图23 设计原理分析33.1 工作原理：33.2 触发电路的设计44 整流元件的选择44.1 晶闸管构造45 总结与体会5参考文献6单相全控桥式晶闸管整流电路的设计摘要：整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电 源等。整流电路就是把沟通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
3、主 电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调整、电解、电镀等领域得到 广泛应用。整流电路按组成的器件不同，可分为不行控、半控与全控三种，利用晶闸管半导 体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按 沟通输入相数又可分为单相、多相主要是三相整流电路。正是由于整流电路有着如此广泛的应用，因此整流电路的争论无论在是从经济角度，还是从科学争论角度上来讲都是很有 价值的。关键词：整流电路；变压；全控；晶闸管1 引言在电力电子技术中，可控整流电路是格外重要的内容，整流电路是将沟通电变为直流电的电路，其应用格外广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均承
4、受电力电子装置；电气化铁道电气机车、磁悬浮列车等、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛承受整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20 世纪 70 年月以后，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沟通成分。变压器设置与否视具体状况而定。变压器的作用是实现沟通输入电压与直流输出电压间的匹配以及沟通电网与整流电路之间的电隔离可减小电网与电路间
5、的电干扰和故障影响。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、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。2 总体设计方案2.1 设计思路我们知道，单相整流电路形式是各种各样的，可分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路，整流的构造也是比较多的。因此在做设计之前我们主要考虑了以下方案：方案一：单相桥式全控整流电路电路简图如下：1图 1 单相桥式全控整流电路此电路对每个导电回路进展掌握，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，即直流重量为零，不
6、存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。2.2 单相全控桥式晶闸管整流电路掌握流程依据方案选择与设计任务要求，画出系统电路的流程掌握图如图 2 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。驱动触发电路输入过电流保护整流主电路输出过电压保护图 2 系统流程掌握图2.3 总体设计框图单相全控桥式晶闸管可控整流电路设计原理框图如图 3 所示触发电路保护电路单相电源输出驱动电路整流电路负载电路图 3 单相全控桥式晶闸管可控整流电路设计原理框图23 设计原理分析3.1 工作原理：212在电源电压 U 正半周期间，VT 、VT 承受正向电压，假设在wt = a 时触发，1212、VT 、V
7、T 导通，电流经 VT 、负载、VT 和 T 二次侧形成回路，但由于大电感2的存在，U过零变负时，电感上的感应电动势使 VTVT 连续导通，直到 VT 、134123、24VT被触发导通时，VT 、VT承受反相电压而截止。输出电压的波形消灭了负值局部。2、在电源电压 U负半周期间，晶闸管VTVT 承受正向电压，在wt= p +a3时触发，VTVT 导通，VTVT 受反相电压截止，负载电流从VTVT1、1、12343423442中2换流至 VT 、VT 中在wt = 2p 时，电压U 过零，VT 、VT 因电感中的感应电动势始终导通，直到下个周期 VT 、VT 导通时，VT 、VT 因加反向电压
8、才截止。a p值得留意的是，只有当2 时，负载电流i才连续，当a p2 时，负载d电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路掌握角的移相范围20 - p是。图 4 单相桥式全控整流电路图阻感负载图 5 单相桥式全控整流波形图阻感负载33.2 触发电路的设计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： 触发信号可为直流、沟通或脉冲电压。 触发信号应有足够的功率触发电压和触发电流。由闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性很大，所以规定晶闸管元件的门极阻值在某高阻和低阻之间，才可能算是合格的产品。晶闸管器件出厂时，所标
9、注的门极触发电流 Igt、门极触发电压 U 是指该型号的全部合格器件都能被触发导通的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处以触发脉冲应肯定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡。由于晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通需要肯定的时间。只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的掣住电流以上时，晶闸管才能导通，所以触发信号应有足够的宽度才能保证被触发的晶闸管牢靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，一般为 0.5-1MS，相当于 50HZ、18 度电度角。为了牢靠地、快速地触发大功率晶闸管，常常在 触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲。 触发脉冲应有肯定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件
10、在触发导通后，阳极电流能快速上升超过掣住电流而维持导通。触发脉冲的宽度要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉，晶闸管对触发脉冲的幅值要求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提出的数据，但也不能太大，以防止损坏其掌握极，在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有利于晶闸管的同时触发导通。 触发脉冲必需与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必需满足电路要求。例如单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，要求触发脉冲的移项范围是 0 度-180 度，带大电感负载时，要求移项范围是 0 度-90 度；三相半波可控整流电路电阻性负载时，要求移项范围是 0 度-90 度。触发脉冲与主电路电源必需同步。为
11、了使晶闸管在每一个周期都以一样的掌握角 被触发导通，触发脉冲必需与电源同步，两者的频率应当一样，而且要有固定的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发。触发电路同时受控于电压 Uc 与同步电压 Us 掌握。4 整流元件的选择4.1 晶闸管构造晶闸管是大功率的半导体器件，从总体构造上看，可区分为管芯及散热器两4大局部，分别如以下图 4.1 (a)、(b)、(c)所示5 总结与体会图 6 晶闸管管芯及符号表示图随着科学技术的进展，现代社会对专业人才的要求越来越高，尤其作为电子工程专业的人员，不仅要有坚实的理论学问，更应当具备丰富的实践阅历和较强的动手力量。在做电力电子课程设计的过程中我们更能认
12、真和全面的对所学学问有一个全面和系统更深刻的了解和把握。在这个过程中我们认真的查阅了大量的资料和工具书增长了我的学问，开阔了我们的视野。通过单相全控桥式晶闸管整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解， 让我对电力电子该课程产生了深厚的兴趣。对于一个电路的设计，首先应当对它的理论学问很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。在这次课程设计过程中，遇到的难题就是对相关参数的计算，由于在学习中没能很好的系统的总结相关学问。在整个课程设计中贯穿的计算过程没能很好的把握。在今后的学习中要认真总结阅
13、历，对电力电子课程进展补充。为以后深入的学习专业学问做铺垫。通过这次课程设计我对于文档的编排格式、原理图波有了肯定的了解，这对于以后的毕业设计及工作需要都有颇大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子技术这门课程，把以前一些没弄懂的问题根本把握了。5参考文献1 何希才，型开关电源设计与应用北京：科学出版社，2023:168.2 黄家善，王廷才，电力电子技术M.北京：机械工业出版，2023：193.3 王兆安,黄俊.电力电子技术M(第 4 版).北京：机械工业出版社，2023.4 王兆安,黄俊.电力电子技术M(第 5 版).北京：机械工业出版社，2023.5 浣喜明，姚为正.电力电子技术M.北京：高等教育出版社，2023.128-1456 周渊深. 电力电子技术与MATLAB 仿真M.北京：中国电力出版社，2023.6