单相双半波整流电路设计～小杨

电力电子技术课程设计报告题目：单相双半波晶闸管整流电路的设计指导老师：姓名：时间：目录摘要 (1)1 前言 (1)1 设计目的.................................................................................................................................. - 1 -2 设计思想.................................................................................................................................. - 2 -3 整流电路的方案选择.............................................................................................................. - 2 -4 主电路设计.............................................................................................................................. - 3 -4.1 总电路的原理和框图................................................................................................... - 3 -4.2 相控触发电路............................................................................................................... - 3 -4.3 保护电路....................................................................................................................... - 4 -5 元件参数计算和选择.............................................................................................................. - 4 -5.1变压器参数计算............................................................................................................ - 4 -5.2 晶闸管参数计算与选择............................................................................................... - 5 -5.3变压器二次侧熔断器的选择........................................................................................ - 5 -6 MA TLAB仿真 ...................................................................................................................... - 6 - 心得体会...................................................................................................................................... - 8 - 致谢 ............................................................................................................................................. - 8 - 参考文献...................................................................................................................................... - 8 -单相双半波晶闸管整流（纯电阻负载）电路的设计摘要本课程设计是利用电力电子技术中所学的知识，首先通过第2部分《设计目的》和第3部分《设计思想》对本课程设计进行了规划；通过第4部分《整流电路的方案选择》，把单相桥式全控整流电路方案与单相双半波可控整流电路方案进行了比较，确定选用单相双半波可控整流电路方案进行了整体设计；在第5部分《主电路设计》中，对电力电子器件所构成的单相双半波可控整流基本电路分主电路、触发电路、保护电路进行了描述；在第6部分《元件参数计算和选择》中，对电路参数进行了计算和分析，并确定了元件型号；最后利用MATLAB软件中的Simulink进行了电气仿真，对所设计电路进行检验验证。

关键词：电力电子技术控制整流1 前言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。

它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。

电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。

在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。

电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。

要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。

这个方法中，整流是最基础的一步。

整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。

整流的基础是整流电路。

由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。

故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好课程设计，因而我们进行了此次课程设计。

又因为整流电路应用非常广泛，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们选将单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。

2 设计目的本课程设计是利用电力电子技术中所学的知识对单相双半波整流电路进行了整体设计，并利用MATLAB软件中的Simulink进行了电气仿真，对所设计电路进行检验验证。

通过本课程设计使我们充分对电力电子技术中各个电路深入理解，培养我们利用电力电子技术解决工程技术问题的能力。

同时提高我们查阅资料、运用计算机辅助工具绘制原理图和阅读原理图的能力；从而加深对电力电子知识的系统掌握，提升动手能力，学会使用基本的电路仿真软件，获得初步的应用经验，为我们走出校门从事电力电子技术的相关工作打下基础。

3 设计思想（1）分析电力电子技术所学各类整流电路的特点、性质，并以此提出本设计所采用的整流电路设计初步方案。

（2）确定整体电路的总体设计，包括：整流电路供电端的电压类型、变压器、整流电路、触发电路和最后系统的负载类型。

（3）对整流模块电路、触发电路等进行方案的对比分析选出所需电路。

（4）搭建MATLAN电气仿真模块，对所设计电路进行检验和调试。

4 整流电路的方案选择方案一：单相桥式全控整流电路图1电路对每个导电回路进行控制，不用续流二极管也不会出现失控现象，负载形式多样、整流效果好、波形平稳所以应用广泛。

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。

图1 单相桥式全控整流电路方案二：单相双半波可控整流电路图2单相双半波可控整流电路又称单相全波可控整流电路。

该电路的变压器是带中心抽头，在u2正半周期T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。

u2负半周期，T2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。

单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。

当接其他负载时，也有相同的结论。

因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。

适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时）。

图2 单相全波可控整流电路综合上述，比较两电路结构的优缺点，本设计采用单相全波可控整流电路作为主电路。

5 主电路设计5.1 总电路的原理和框图总电路框图如图3所示：图3 总电路框图该电路主要由四部分构成，分别为电源，整流电路，触发电路和过电保护电路构成。

输入的电压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，不至于损坏晶闸管和负载。

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电压输入整流电路中。

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。

整流部分电路则是根据题目的要求，我们选择学过的单相全波整流电路。

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。

单结晶体管直接触发电路的移相范围变化较大，而且是直接触发电路结构比较简单。

另外，方便设计电路中变压器型号的选择5.2 相控触发电路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：①触发信号可为直流、交流或脉冲电压。