1、word題目 單相橋式全控整流電路 姓 名：_ 所在學院：_ _ 所學專業： 班 級 _ 學 號 _指導教師： _ _完成時間：_ _ .word目 錄摘要3課程設計的目的及要求4第1章 總體設計方案5 11總體設計思路5 12主電路設計 5第2章 觸發電路的選擇與設計 7 2.1晶閘管的觸發電路7 2.2鋸齒波觸發電路8 2.3集成化晶閘管移相觸發電路9第3章 保護電路的設計 10 3.1過電壓保護10 3.2過電流保護11第4章 元器件參數計算選取與總電路圖12 4.1整流電路參數計算124.2元件型號的選擇144.3電路總接線圖：15第5章 心得與體會16參考文獻17 摘要單相橋式可控整

2、流電路是最根本的將交流轉換為直流的電路，其效率高原理及結構簡單在單相整流電路中應用較多，在設計單相橋式可控整流電路時，從總電路電路出發根據負載擇優選著方便的同步觸發電路，并逐一設置各種保護電路使電路平安有效的運行，最終到達整流的目的。 課程設計目的及要求一. 課程設計的目的其目的是訓練學生綜合運用學過的變流電路原理的根底知識，獨立進行查找資料、選擇方案、設計電路、撰寫報告，進一步加深對變流電路根本理論的理解，提高運用根本技能的能力，為今后的學習和工作打下堅實的根底。二. 課程設計的要求（1） 熟悉整流和觸發電路的根本原理，能夠運用所學的理論知識分析設計任務。2掌握根本電路的數據分析、處理；描繪

3、波形并加以判斷。3能正確設計電路，畫出線路圖，分析電路原理。4按時參加課程設計指導，定期匯報課程設計進展情況。5廣泛收集相關技術資料。6獨立思考，刻苦鉆研，嚴禁抄襲。7按時完成課程設計任務，認真、正確地書寫課程設計報告。8培養實事求是、嚴謹的工作態度和認真的工作作風。 第1章 總體設計方案1.1 總的設計方案 電源 變壓器 整流電路 負載 變壓器觸發電路1.2主電路的設計 主電路原理圖及其工作波形 、電阻性負載電阻性負載時輸出波形： 2、電感性負載 電感型負載時輸出波形： 、帶反電動勢負載帶反電動勢負載時輸出波形：b)idOEudwtIdOwtaqd 第二章 觸發器的選擇與設計2.1 晶閘管的

4、觸發電路 常見的晶閘管觸發電路（1） 由V1、V2構成的脈沖放大環節和脈沖變壓器TM和附屬電路構成的脈沖輸出環節兩局部組成。（2） 當V1、V2導通時，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發脈沖。（3） VD1和R3是為了V1、V2由導通變為截止時脈沖變壓器TM釋放其儲存的能量而設的。 （4） 為了獲得觸發脈沖波形中的強脈沖局部，還需適當附加其它電路環節。 晶閘管觸發電路應滿足以下要求（1） 觸發脈沖的寬度應該保證晶閘管的可靠導通，對感性和反電動勢負載的變流器采用寬脈沖 或脈沖列觸發，對變流器的啟動，雙星型帶平衡電抗器電路的觸發脈沖應該寬于30，三相全控橋式電路應小于60或采用相隔60

5、的雙窄脈沖。（2） 脈沖觸發應有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應增大為器件最大觸發電流的35倍，脈沖前沿的陡度也要增加。一般需達1-2A/us（3） 所提供的觸發脈沖不應超過晶閘管門極的電壓、電流和額定功率，且在門極伏安特性的可靠觸發區域之內。（4） 應有良好的抗干擾性能、溫度穩定性及主電路的電氣隔離。 2.2鋸齒波的觸發電路 電路輸出可為雙窄脈沖適用于有兩個晶閘管同時導通的電路，也可為單窄脈沖。三個根本環節：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環節。此外，還有強觸發和雙窄脈沖形成 環節。脈沖形成環節 由晶體管 V4、V5組成，V7、V8起脈沖放大作用。 控制電壓 uco

6、加在V4基極上。電路的觸發脈沖由脈沖變壓器TP二次側輸出，其一次繞組接在V8集電極電路中。 脈沖前沿 由V4導通時刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時間常數R11C3有關。 鋸齒波 的形成和脈沖移相環節 鋸 齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等，本電路采用恒 流源電路。 恒 流源電路方案由V1、V2、V3和C2等元件組成，其中V1、VS、RP2和R3為 一恒流源電路同步環節觸發 電路與主電路的同步是指要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關 系確定。 鋸齒波是由開關V2管來控制的，V2開關的頻率就是鋸齒波的頻率 由同步變壓器所接的交流電壓決定。V2由導通變截止期間產生鋸齒波

7、 鋸齒波起點根本就是同步電壓由正變負的過零點。V2截止狀態持續的時間就是 鋸齒波的寬度取決于充電時間常數R1C1。雙窄脈沖 形成環節 內雙 脈沖電路：每個觸發單元的一個周期內輸出兩個間隔60的脈沖的電路。V5、V 6構成一個“或門，當V5、V6都導通時，V7、V8都截止，沒有脈沖輸出。只 要V5、V6有一個截止，都會使V7、V8導通，有脈沖輸出。 第一個脈沖由本相觸發單元的uco對應的控制角a產生。隔60的第二個脈沖是由滯后60相位的 后一相觸發單元產生通過V6。 在三相橋式全控整流電路中，器件的導通次序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6，彼此間隔60，相鄰器件成雙接通，所以某個

8、器件導通的同時，觸發單元需要給前一個導通的器件補送一個脈沖。 最終輸出的脈沖波形為： 鋸齒波同步觸發脈沖不受電網電壓波動與波形畸變的直接影響，抗干擾能力強，而且移相范圍寬。所以我選取該觸發器做設計。2.3集成化晶閘管移相觸發電路 隨著電力電子技術及微電子技術的開展，集成化晶閘管觸發電路已得到廣泛應用。集成化觸發電路具有體積小、功耗小、性能穩定可靠、使用方便等優點。相控集成觸發器主要有KC系列和KJ系列，廣泛應用于晶閘管電力拖動系統、整流供電裝置、交流無觸點開關，以及交流和直流的調壓、調速、調光等領域。下面介紹KJ004晶閘管移相觸發電路的工作原理。集成觸發器KJ004 KJ004電路原理圖 集

9、成電路可靠性高，技術性能 好，體積小，功耗低，調試方便，已逐步取代分立式電路。 KJ004與分立元件的鋸齒波移 相觸發電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈 沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環節。 其脈沖輸出波形為右圖 所示： 第三章 保護電路的設計 保護電路的設計 在電力電子電路中，除了電力電子器件參數選擇適宜、驅動電路設計 采用適宜的過電壓、過電流、du/dt保護和di/dt 保護也是必要的。 3.1 過電壓保護 電力電子裝置中可能發生的過電壓分為外因過電壓和內應過電壓兩類 。外 應過電壓主要來自雷擊和系統中的操作過程等外部原因，包括：1 操作過電壓：由分閘、合閘等開關操作引起的過電壓，快

10、速直流開關的切 斷等經常性操作中的電磁過程引起的過壓。2雷 擊過電壓：由雷擊引起的過電壓。內因 過電壓主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程，包括：1換 相過電壓：由于晶閘管或者全控器件反并聯的續流二極管在換相結束后不 能立刻恢復阻斷能力，因而有較大的反向電流流過，使殘存的載流子恢復，當其恢復了阻斷能力時，反向電流急劇減小，這樣的電流突變會因線 路電感而在晶閘管陰陽極之間或與續流二極管反并聯的全控型器件兩端 產生過電壓。 2 關斷過電壓：全控型器件在較高的頻率下工作，當器件關斷時，因正 向 電流的迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。過壓保護要根據電路中過壓產生的不同部位，參加不同的保

11、護電路，當到達定電壓值時，自動開通保護電路，使過壓通過保護電路形成通路，消耗過壓儲存的電磁能量，從而使過壓的能量不會加到主開關器件上，保護了電力電子器件。為了到達保護效果，可以使用阻容保護電路來實現。將電容并聯在回路中，當電路中出現電壓尖峰電壓時，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過壓。與電容串聯的電阻能消耗掉局部過壓能量，同時抑制電路中的電感與電容產生振蕩，過電壓保護電路如圖5所示。3.2過電流保護 晶閘管承受過電流的能力很低，假設過電流數值較大且時間較長，那么晶閘管會因熱容量小而產生熱擊穿損壞。為了使晶閘管不受損壞，必須設置過流保護，使晶交流側自動開關或直流側接觸器跳閘。其

12、動作時間約為100200ms，因此只能保護因機械過負載而引起的過電流，或在短路電流不大時，對晶閘管起保護作用。（1） 直流快速開關 對于大容量高功率經常容易短路的場合，可采用動作時間只有2ms的直流快速開關。它的斷弧時間僅有2530ms，裝在直流側可有效的用于直流側的過載保護與短路保護。它經特殊的設計，可以先于快速熔斷器熔斷而保護晶閘管。但此開關昂貴復雜，使用不多。快速熔斷器閘管在被損壞之前就迅速切斷電流，并斷開橋臂中的故障元件，以保護其他元件。晶閘管過流保護措施有以下幾種。（2） 交流短路器 交流短路器的作用是當過電流超過其整定值時動作，切斷變壓器一次側交流電路，使變壓器退出運行。短路器動作

13、時間較長，約為100200ms。晶閘管不能在這樣長的時間里承受過電流，故它只能作為變流裝置的后備保護。（3） 進線電抗器 進線電抗器串接在變流裝置的交流進線側，以限制過電流。其缺點是有負載時會產生較大的壓降，增加了線路損耗。 （4） 過電流繼電器（5） 過電流繼電器可安裝在直流側或交流側，在發生過電流時動作，使 熔斷器是最簡單有效的且應用普遍的過流保護器件。針對晶閘管的特點，專門設計了快速熔斷器，簡稱快熔。其熔斷時間小于20ms，能很快的熔斷，到達保護晶閘管的目的。 快熔的選擇：快熔的額定電壓URN不小于線路正常工作電壓的均方根值；快熔的額定電流IRN應按它所保護的原件實際流過的電流的均方根值

14、來選擇，而不是根據元件型號上標出的額定電流IT來選擇，一般小于被保護晶閘管的額定有效值1.57IT。快熔接法如右： 其中交流側接快速熔斷器能對晶閘管元件短路及直流側短路起保護作用，但要求正常工作時，快速熔斷器電流定額要大于晶閘管的電流定額，這樣對元件的短路故障所起的保護作用較差。直流側接快速熔斷器只對負載短路起保護作用，對元件無保護作用。只有晶閘管直接串接快速熔斷器才對元件的保護作用最好，因為它們流過同個電流因而被廣泛使用。電子電路作為第一保護措施，快熔僅作為短路時的局部區段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現保護，過電流繼電器整定在過載時動作。第四章 元器件參數計算選取與總電路圖

15、 假設負載為220v電動機。4.1整流電路參數計算 純電阻負載時： 由圖知晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為 和 整流電壓平均值為： =0時，Ud= Ud0=0.9U2。=180時，Ud=0。可見，角的移相范圍為180。向負載輸出的直流電流平均值為： 流過晶閘管的電流平均值 ： 流過晶閘管的電流有效值為： 變壓器二次側電流有效值I2與輸出直流電流有效值I相等，為 有上兩式得不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量為S=U2I2。阻感負載時 整流電壓平均值為：當a=0時，Ud0=0.9U2。a=90時，Ud=0。晶閘管移相范圍為90。晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 晶閘管導通角q與a無關

16、，均為180，其電流平均值和有效值分別為： 和 。 變壓器二次側電流i2的波形為正負各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。 4. 2元件型號選擇 1、變壓器T的變比為11：1。2、晶閘管的選取 整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側電流有效值I2分別為 Ud0.9 U2 cosa0.9220cos0198V I2Id100(A)晶閘管承受的最大正反向電壓為： U220 311V 流過每個晶閘管的電流的有效值為： IVTId 70.7A 故晶閘管的額定電壓為： UN(23)311622933V 晶閘管的額定電流為： IN(1.52)70.71.5767.590.1A其型號為

17、KP100-4。 3、快速熔斷器的選擇IRN=70.7A可選用RSF-1 500/80型號的。其額定電壓500V，額定電流80A。4、壓敏電阻的選擇漏電流為1mA時的額定電壓U1mA應大于等于1.3 U。U為壓敏電阻兩端正常工作電壓的有效值； 可選擇MY31-410/3 普通型壓敏電阻器，其標稱電壓410V，通流容量為3KA。5、并聯于晶閘管兩端的RC為： R2 =20, C2=0.25f。 6、電感L的作用是平波，防止電流發生斷續現象。其值要足夠大。 根據公式 =6.3H 7.經計算以下圖中R1=5，C1=13.6f。4.3電路總接線圖：第五章 心得與體會電力電子技術課程設計是電力電子技術課

18、程理論教學之后的一個實踐教學環節，它訓練了我們的綜合運用學過的變流電路原理的根底知識，獨立進行查找資料、選擇方案、設計電路、撰寫報告，進一步加深對變流電路根本理論的理解，提高運用根本技能的能力，為今后的學習和工作打下堅實的根底。 電力電子技術課程設計是配合變流電路理論教學，為我們自動化和電氣工程及其自動化專業開設的專業根底技術技能設計，課程設計對我們是一個非常重要的實踐教學環節。通過設計，使我們穩固和加深了對變流電路根本理論的理解，提高了運用電路根本理論分析和處理實際問題的能力，培養了我們的創新精神和創新能力。而這次初次嘗試電子版的設計又提高了我對電腦的運用技能，并嘗試用AutoCAD作圖，同樣也有效的利用了網上大量的學習資源，讓我在設計上比以前有所超越。