最新单相全波可控整流器的设计

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：周颖工作单位：自动化学院

题目: 单相全波可控整流器的设计（阻感负载）

设计要求：

1、与负载有关的参数。额定负载电压Ud=220V、额定负载电流Id=10A。

2、整流器的电源参数。电网频率为工频50Hz，电网额定电压U1=380V，电网电压波动±10%。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、触发电路的设计。要求对触发电路各器件的导通顺序进行说明；

2、整流器主电路设计。包括负载电阻R的选择，晶闸管的选择（电流参数的选取和电压参数的选取），负载电抗器的选择；

3、保护电路的设计。保护系统是整流器的重要组成部分，其功能是在线检测装置各点的电流、电压参数时，及时发现并切除故障的进一步扩大。保护电路设计要求保护过电流、过电压和负载短路保护，以及抑制电压电流上升率；

4、参数的计算和设定；

5、应用举例；

6、心得体会。

时间安排：

月日- 日查阅资料

月日- 日方案设计

月日- 日馔写电力电子课程设计报告

月日- 日提交报告，答辩

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

1、单相全波可控整流器的设计要求及基本分析 (3)

1.1设计要求 (3)

1.2基本原理分析 (3)

2、整流器主电路的设计及元件选择 (4)

2.1 整流器主电路的设计 (4)

2.2负载电阻R的选择 (6)

2.3晶闸管的选择 (7)

2.4负载电抗器的选择 (8)

3、触发电路的设计 (8)

4、参数的设定和计算 (9)

4.1 参数的设定 (9)

4.2 参数的计算 (9)

5、保护电路的设计 (10)

5.1 过电压的产生及过电压保护 (10)

5.2 过电流保护 (11)

5.3 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (12)

5.3.1电流上升率di/dt的抑制 (12)

5.3.2 电压上升率dv/dt的抑制 (13)

6、电路仿真 (13)

7、应用举例 (14)

8、心得体会 (15)

9、参考文献 (16)

单相全波可控整流器设计(阻感负载) 1、单相全波可控整流器的设计要求及基本分析

1.1设计要求

由课程任务书可知单相全波可控整流器的设计要求如下：

1、与负载有关的参数。额定负载电压Ud=220V、额定负载电流Id=10A；

2、整流器的电源参数。电网频率为工频50Hz，电网额定电压U1=380V，电网电压波动±10%。

1.2基本原理分析

单相全波可控整流电流也是一种实用的单相可控整流电路，又称单相双半波可控整流电路。单相全波整流器系统结构图如图1所示：

该电路主要由四部分构成，分别为电源，过电保护电路，整流电路和触发电路构成。输入的信号经变压器变压后通过过电保护电路，保证电路出现过载或短路故障时，不至于伤害到晶闸管和负载。在电路中还加了防雷击的保护电路。然后将经变压和保护后的信号输入整流电路中。整流电路中的晶闸管在触发信号的作用下动作，以发挥整流电路的整流作用。

在电路中,过电保护部分我们分别选择的快速熔断器做过流保护,而过压保护则采用RC电路。这部分的选择主要考虑到电路的简单性，所以才这样的保护电路部分。整流部分电路则是根据题目的要求，为单相全波可控整流电路。该电路的结构和工作原理是利用晶闸管的开关特性实现将交流变为直流的功能。触发电路采用了单结晶体管直接触发电路。单结晶体管直接触发电路的移相范围变化大，而且由于是直接触发电路它的结构比较简单。从一方面方便了我们对设计电路中变压器型号的选择。

单相

交流电源

整流电路

过电保护电路

触发电路

阻感负载图1 系统总体结构框图

2、整流器主电路的设计及元件选择

2.1 整流器主电路的设计

单相全波可控整流电路的电路图如下图所示：

图2 单相全波可控整流器电路图

上图中TR为电源变压器，它的作用是将交流电网电压Ul变成整流电路要求的输入交流电压U2，R、L是系统要求的整流器的负载电阻和电感。

在电源电压Vin正半周期间，晶闸管VT1承受正向电压，晶闸管VT2承受反压，若在ωt=α时触发，VT1导通，电流经VT1 、阻感负载和TR1二次侧中心抽头形成回路，但由于大电感的存在，Vin过零变负时，电感上的感应电动势使TR1 继续导通，直到VT2被

触发时，VT1承受反向电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。

在电源电压u2负半周期间，晶闸管T2 承受正向电压，在ωt=α+π时触发，T2 导通，T1反向则截止，负载电流从T1 中换流至T2中。在ωt=2π时，电压Vin过零，T2因电感L 中的感应电动势一直导通，直到下个周期T1 导通时，T3、T4因加反向电压才截止。

当负载由电阻和电感组成时称为阻感性负载。例如各种电机的励磁绕组、整流输出端接有平波电抗器的负载等等。单相全波可控整流电路带阻感性负载的电路如图2所示。由于电感储能，而且储能不能突变因此电感中的电流不能突变，即电感具有阻碍电流变化的作用。当流过电感中的电流变化时，在电感两端将产生感应电动势引起电压降UL。

负载中电感量的大小不同，整流电路的工作情况及输出U d、I d的波形也不同。当负载电感量L较小（即负载阻抗角φ），控制角α>φ时，负载上的电流断续；当电感L增大时，负载上的电流断续的可能性就会减小；当电感L很大，且ωL d》R d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，负载电流连续，可看作一条水平直线。

值得注意的是，只有当α≤π/2时，负载电流才连续；当α>π/2时，负载电流断续，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0~π/2。

各电量的波形图如图3所示：