电气自动化设计

郑州市大学机电工程系

课程设计报告书

电气自动化专业

科目：电力电子技术

题目：单相相控整流电路的应用

班级：高电气3091

学号：********

学生姓名：李..

指导教师：***

设计周数：一周

成绩：

日期：2010年11月27日

目录

1.课程设计的目的 (3)

2.课程设计的任务、指标内容及要求 (3)

3.方案的设计 (3)

3.1主电路的设计………………………………………………………………………4～6 3.2触发电路的设计…………………………………………………………………·6～8 3.3绘制完整的主电路电气原理图和触发电路原理框图…………………………·9～10 3.4介绍电路工作原理，绘制电路各点电压波形图………………………………10～13

3.5编制论证本方案所需的仪器器材、元件和工具 (14)

4.方案论证 (15)

4.1元件的检测.................................................................................15～16 4.2安装元件 (16)

4.3通电调试 (16)

5.课程设计心得体会……………………………………………………………………16～17

6.讨论题…………………………………………………………………………………17～18

7.参考文献 (18)

附录………………………………………………………………………………………18～19

《单相相控整流电路的应用》

一. 课程设计的目的

在学习完《电力电子技术》相关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是电气自动化专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，是工程技术应用型人才培养目标的重要组成部分，是走向工作岗位、从事专业技术之前的一项综合性技能训练，对学生的职业能力培养和实践技能训练具有相当重要的意义。

1、通过课题设计，可提高学生综合运用知识的能力，能巩固课程知识，加深对理论知识的理解，巩固和扩展学生的知识领域、训练学生综合运用所学的理论知识，培养学生严谨的科学态度和提高独立工

2、通过设计，能初步掌握电力电子系统设计方法，培养学生查阅资料，文献检索的能力，特别是如何利用Internet 的文献资料。独立获取新知识、新信息的能力，熟悉国家有关技术和经济方面的方针全规程，训练使用设计手册的技术资料的能力；

3、提高学生课程设计报告撰写水平，为以后其它学科写课程设计实验报告积累经验。

4、培养学生设计和绘制电路图的能力。

二. 设计的任务、指标内容及要求。

（1）采用单相相控整流电路，主要由主电路、触发电路组成。

（2）触发电路不采用单结晶体管自激振荡触发电路。

（3）同步输入电源：单相交流工频电源，220V，50HZ。

（4）负载为40W白炽灯。

三.方案的设计

根据课题要求正确选择主电路形式；

单相相控整流电路主电路有单相半波、单相桥式全控、单相桥式半控等。

1、单相半波可控整流电路

单相半波可控整流电路的优点是线路简单、调整方便，其缺点是输出电压脉动大，负

载电流脉动大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流电流分量，使铁心磁化，变压器容量不能充分利用。变压器，则交流回路有直流电流，使电网波形畸变引起额外损耗。因此单相半波相控整流电路只适用于小容量，波形要求不高的的场合。

2、单相桥式全控整流电路

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。并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。

3单项全破可控整流电路

此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，。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，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。但触若采用分立元件触发电路，时间差问题难以解决，且根据两个晶闸管的接线方式有时可能则会导致电路短路。故也不用此电路。

4单相桥式半控整流电路

单相桥式半控整流电路用二只晶闸管和二只二极管，根据两个晶闸管的接线方式，可以使用分立元件触发电路，且触发电路相对简单，当两个晶闸管被同时导通时，由二极管在电源电压过零时自然换流其性能和单相桥式全控整流电路相同，具有同等优点。

故采用此电路作为本次课程设计的主电路。

b触发电路的选择和设计

可供选择的触发电路有同步信号为锯齿波的触发电路，同步信号为正弦波的触发电路，KC04集成移相触发器，六路双脉冲发生器。

1、同步信号为锯齿波的触发电路

基本环节：

①脉冲形成与放大环节

②锯齿波形成和脉冲移相环节

③同步环节

④强触发脉冲形成环节

⑤双窄脉冲形成环节

2、同步信号为正弦波的触发电路

（1）三个基本环节：

①同步移相

②脉冲形成整形

③脉冲功放输出

（2）工作原理

晶体管V1左边部分为同步移相环节，在V1的基极上综合了同步信号U T，偏移电压Ub及控制电压Uc。利用垂直控制原理，将几条支路进行并联电流叠

加。本电路中RP2可调节Ub，也可调节Uc改变晶体管V1从截止到导通的翻转

时刻，来产生触发电路不同的控制角。

脉冲形成放大环节是基耦合单稳态脉冲电路，V2的集电极通过VD5耦合到V3的基极，V3的集电极通过C4、RP3耦合到V2的基极。当同步移相环节

送出负脉冲时，使单稳态电路翻转，从而输出脉宽可调的、幅值足够的触发脉

冲，起到脉冲整形与放大作用。

3. KC04集成移相触发器