单相桥式全控整流电路课程设计

课程设计课程名称：电力电子技术

设计题目：单相桥式可控整流电路

院（部）：电力学院

专业：智能电网信息工程

班级：1401

学生姓名：温晓波

学号：1410240331

成绩：

指导教师：张小燕

完成时间：2016年12月5日至19日

银川能源学院

课程设计评定意见

设计题目：单相桥式可控整流电路

主要指标：电源电压：交流311V/50Hz、触发脚为60度。

院（部）: 电力学院专业班级：智能电网信息工程1401 学生姓名：温晓波学生学号：1410240331

银川能源学院课程设计任务书

目录

1课程设计目的与要求 (1)

1.1课程设计目的 (1)

1.2课程设计的预备知识 (1)

1.3 课程设计要求 (1)

2 课程设计方案的选择 (2)

2.1整流电路 (2)

2.2元器件的选择 (3)

2.2.1晶闸管 (3)

2.2.2 可关断晶闸管 (4)

3 主电路的设计 (5)

3.1系统总设计框图 (5)

3.2系统主体电路原理及说明 (5)

3.3原理图的分析 (6)

4辅助电路的设计 (7)

4.1驱动电路的设计 (7)

4.1.1触发电路 (7)

4.2保护电路的设计 (8)

4.2.1 主电路的过电压保护电路设计 (8)

4.2.2主电路的过电流保护电路设计 (9)

4.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护 (10)

5元器件和电路参数计算 (11)

5.1. 晶闸管的基本特性 (11)

5.1.1．静态特性 (11)

5.1.2．动态特性 (12)

5.2晶闸管基本参数 (13)

5.2.1晶闸管的主要参数说明 (13)

5.2.2晶闸管的选型 (14)

5.2.3变压器的选取 (14)

5.3性能指标分析： (14)

5.4元器件清单 (15)

6电路仿真及结果分析 (15)

7 课程设计体会

摘要

随着整流技术的日益完善,在现代生产中的应用也越来越多,整流电路（Rectifier）是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式各种各样，各具特色，通过在学习中分析和研究其工作原理，基本数量关系，以及负载性质对整流电路的影响，整流电路应用于电化工业、交通运输业中的磁悬浮列车的研发以及飞机船舶等各行各业，由于现代生产中的整流技术大多采用单相桥式可控整流电路,因此研究整流电路具有重要意义。

本设计主要研究单相桥式可控整流电路，对其工作原理及主要参数进行分析总结，进而更好的应用。

关键词：整流；单相桥式；触发电路；保护电路

1 课程设计目的与要求

1.1课程设计目的

“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：

1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力；

2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。

3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；

4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。

1.2课程设计的预备知识

熟悉电力电子技术课程、电机学课程的相关知识。

1.3 课程设计要求

1、单相桥式全控整流的设计要求为：

负载为电阻负载，感性负载,L=0.01H,R=1欧姆.

2、技术要求:

1)、电源电压：交流311V/50Hz

2)、触发脚为60度。

按课程设计指导书提供的课题，根据基本要求及参数独立完成设计。

2 课程设计方案的选择

2.1整流电路

单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。而负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的工作情况。

单相桥式全控整流电路（电阻-电感性负载）

电路简图如下：

T

L

u

(a)

图2.1

此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，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。

单相全控桥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。

单相全控桥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。

根据以上的分析，我选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为电阻-电感性负载）。

2.2元器件的选择

2.2.1晶闸管

晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier--SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。

1）晶闸管的结构

晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。

内部结构:四层三个结如图2.2

2）晶闸管的工作原理图

晶闸管由四层半导体（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分别从P1、P2、N2引入A、G、K三个电极，如图1.2(左)所示。由