单项桥式整流电路课设

课 程 设 计课程名称： 电力电子技术设计题目： 单项桥式可控整流电路系： 电力学院 院级： 智能电网信息工程班计者：高赞钧 设1410240330 学号：指导教师：张小燕 月年设计时间：2016 125日19—电力电子技术单相桥式可控整流电路银川能源学院课程设计评定意见设计题目：单项桥式可控整流电路主要指标：输入电压单相220VAC；变压器二次侧电压为110V；输出电压0～100VDC；院（部）: 电力学院专业班级：智能电网信息工程1401班学生姓名：高赞钧学生学号： 1410240330 评定意见：□优□良□中□及格□不及格电力电子技术单相桥式可控整流电路银川能源学院课程设计任务书电力电子技术单相桥式可控整流电路电力电子技术单相桥式可控整流电路摘要整流在现实生活中非常普遍。

本课设介绍的是单相桥式整流电路，将单相220V 交流电整流成0~110V电压。

本次课设分为三大模块，分别为主电路、触发电路、保护电路。

主电路分为电阻性负载、阻感性负载、反电动势负载；触发电路分为晶闸管触发电路、锯齿波触发电路、集成化晶闸管移相触发电路；保护电路分别设计了晶闸管的过压保护及过流保护，最后用MATLAB仿真软件对电路进行仿真。

关键词：单相桥式；整流电路； MATLAB；仿真验证电力电子技术单相桥式可控整流电路目录第一章设计方案选择及论证 (1)1.1设计任务和要求 ........................................11.1.1设计任务 (1)1.1.2设计要求 (1)1.2总体方案的选择与确定 ..................................11.3整流电路方案的确定 (2)第二章系统总体设计 (3)2.1系统原理方框图 ........................................32.2 主电路设计 ............................................42.2.1工作原理 .........................................42.2.2单相全控桥式整流电路 (5)第三章驱动电路和保护电路的设计 (6)3.1触发电路设计 ..........................................63.1.1单结晶体管触发电路 ...............................63.1.2单结晶体管自激震荡电路 ...........................73.1.3同步电源 .........................................83.1.4移相控制 .........................................83.1.5脉冲输出 .........................................83.2保护电路的设计 ........................................83.2.1过电流保护 (9)电力电子技术单相桥式可控整流电路3.2.3过压保护 ........................................10第四章元器件和电路参数计算 (11)4.1元件选取-----晶闸管（SCR） (11)4.1.1晶闸管的基本特性 ................................114.1.2晶闸管的主要参数 ................................134.2整流变压器额定参数计算 ...............................154.2.1一次与二次额定电流及容量计算 ....................154.3设计结果分析 .........................................16第五章系统调试与仿真 (17)六．设计总结 ................................................22七．致谢 ..................................................23八.参考文献 (24)电力电子技术单相桥式可控整流电路第一章设计方案选择及论证1.1 设计任务和要求1.1.1 设计任务本次设计的任务是设计一个单相桥式全控整流电路。

确定设计总体方案，通过总体方案来设计各个单元电路，如触发电路、保护电路等；根据要求计算参数，包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算；输出波形分析，器件额定参数确定等；完成这些后，将各个单元电路衔接起来，并完成主电路的设计；然后再用MATLAB软件仿真调试。

1.1.2 设计要求输入电压单相220VAC；变压器二次侧电压为110V;输出电压0～100VDC。

负载自拟，其他参数自己设定。

用MATLAB仿真软件进行验证。

1.2 总体方案的选择与确定单相桥式带阻感负载整流电路可分为单相桥式带阻感负载相控整流电路和单相桥式带阻感负载半控整流电路，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。

1电力电子技术单相桥式可控整流电路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）。

1.3 整流电路方案的确定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下：单相桥式半控整流电路图图1.1用二极管代替，相对于全控桥而言少了一个控制器件，对每个导电回路进行控制，°或出发脉冲丢失时，突然增大至180有利于降低损耗！如果不加续流二极管，当α会发生一个晶闸管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，另为正弦，成为正弦半波，即半周期ud导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud相当于单相半波不可控整流电路时的波形，为零，其平均值保持稳定，外半周期为ud 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下：2电力电子技术单相桥式可控整流电路图1.2 单相桥式全控整流电路电路图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。

方案三：单相全波可控整流电路电路简图如下：图1.3 单相全波可控整流电路图此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用2个可控器件，单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，因此少了一个管压降，相应地，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。

不存在直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作电流脉冲大（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。

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。

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）。

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。

第二章系统总体设计2.1系统原理方框图3电力电子技术单相桥式可控整流电路系统原理方框图如2.1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接电阻性负载。

单相源输入为交流保护电 -单相桥式全单相电源输负载电路驱动电路控整流电路入系统整体设计框图图2.1主电路设计2.2工作原理2.2.1的波形具有不同 U、i负载中电感量的大小不同，整流电路的工作情况及输出 dd 时，负载上的电流φ），控制角α〉的特点。

当负载电感量L较小（即负载阻抗角φ很大，L不连续；当电感L增大时，负载上的电流不连续的可能性就会减小；当电感示时，这种负载称为大电感负载。

此时大电感阻止负载中电流的变化，RL ﹥﹥且ωdd负载电流连续，可看作一条水平直线。

时触发，αωt=T、T承受正向电压，若在在电源电压u正半周期间，晶闸管 2 21过二次形成回路，但由于大电感的存在，u、负载、T和T、TT导通，电流经T2 r2 1 2 1、被触发时，TT、T零变负时，电感上的感应电动势使T 、T继续导通，直到 1 32 1 4承受反向电压而截止。

输出电压的波形出现了负值部分。

T2、T时触发，ω承受正向电压，在t=α+π在电源电压u负半周期间，晶闸管T、T3234时，πωT中。

在t=2中换流至T、反向则制，负载电流从T 、TT、导通，TT42 34 1 1 2导通时，、TTTu过零，、T因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期电压 2 2431 T因加反向电压才截T、43时，负载电流不/2π/2π时，负载电流才连续，当α〉=α值得注意的是，只有当〈π0连续，而且输出电压的平均值均接近于零，因此这种电路控制角的移相范围是—。

/24电力电子技术单相桥式可控整流电路图2.2 整体电路原理图2.2.2 单相全控桥式整流电路在生产实践中，除了电阻性负载外，最常见的负载还有电感性负载，如电动机的励磁绕组，整流电路中串入的滤波电抗器等。

为了便于分析和计算，在电路图中将电阻和电感分开表示。

当整流电路带阻感性负载时，整流工作的物理过程和电压、电流波形都与带电(b(c(d(e(f(g(h(i)单相桥式可控整流电路电力电子技术(e).输出电流；电源电压；(c).触发脉冲；(d).输出电压；(a).电路；(b).(i).变压器副边电流；晶闸管V,V上的电流；(h).晶闸管(f).V,V上的电流；(g).3412上的电压晶闸管V,V41电路电流所以，不能突变，当电流变化时电感要产生感应电动势而阻碍其变化，的变化总是滞后于电压的变化。