单相桥式整流电路(DOC)

1、酒泉职业技术学院课程设计2012级电力系统继电保护与自动化专业目:单相桥式整流电路t=r.号:121782009王文勇学生姓名:级:12电力班2013年6月28日技术要求方案选择 原理说明 电路参数计算和元件选取 性能指标分析 保护电路工作原理 参考文献15单相整流电路设计任务书1 设计任务进行设计方案的比较，并选定设计方案2)完成单元电路的设计和主要元器件说明3)完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择4)驱动电路的设计，保护电路的设计2 设计要求负载为感性负载， L=700mH,R=500 欧姆电网供电电压为单相 220V3)电网波动电压为 5%10%4)输出电压为 0100V方案选择单相

2、相控整流电路分为单相半波、单相全波和单相桥式相控电路，它们所连接的负载性质就会有不同的特点，下面分析各种单相相控整流电路在阻性负载、感性负 载时的工作情况。单相半控整流电路的优点：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉冲大，负载 电流脉冲大，且整流变压器二次绕组中存在直流分量，使铁芯磁化，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冲小，功率因数高，变压器二次电 流为两个等大反向的半波，没有直流磁化的问题，变压器利用率高。单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路的 2 倍，在相同的负载下流 过晶闸管的平均电流减小一半，且功率因数提高一半。原理说明（一）单相半波整流电路工作原理1

3、单相半波整流电路阻性负载实验原理路图如下：cUTUld12单相半波整流电路工作原理变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用 二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻, 没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率；整流电流 的脉动成分太大，对滤波电路的要求高。只适用于小电流整流电路。电路工作过程是：在u2正半周（3 t=0 n）,二极管加正向偏压而导通，有电流iL 通过负载电阻RL。因为将二极管看作理想器件 所有RL上的电压uL与U2的正半 周电压基本相同。全波整流可以用：一是变压器与半流整流电路相同，但用四个二极

4、管组成桥式电 路，将次级线圈的正、负半周都用起来；二是变压器的次级绕组圈数加倍，中间抽 头，实际上由两个次级线圈构成。中间抽头接负载一端，另两个端子各串联一个二 极管后接负载的另一端。它由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成，变压器的初级接交流电源, 次级所感应的交流电压为其中 U2m为次级电压的峰值，U2为有效值。电路的工作过程是：在u2的正半周(3 t=0 n)，二极管因加正向偏压而导通，有 电流iL流过负载电阻RL。由于把二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2正 半周电压基本相同。(二) 1单相半波整流电路感性负载实验电路图如下/rm2单相半波整流电路感性负载工作原理(1)

5、 当交流电压过零为负的时候，由于负载电感反电势大于电源负电压，加在可控 硅的电压仍然是正向电压，所以可控硅维持原电流方向、大小不变的导通;(2) 但加在负载两端确实是电源负电压，而不是正向电压，所以破坏了整流的性质 和目的，使得负载的正向电压因之而减小；(3) 随着交流电源负压增大，增大到大于反电势时，加在可控硅两端的电压为零、 电流为零，可控硅截止，此时负载的电压因可控硅截止，电压由负压到零；(4) 整流电路的目的就是，要给负载以直流电压，但是由于交流电过零时可控硅不 能及时关断，使得负载两端出现负压，就减小了负载两端所需要的直流电压;(5) 如果在感性负载的两端加上阻尼二极管(或者叫续流二

6、极管)，反电势被短接, 这样在交流电过零为负时，可控硅就能及时关断截止，负载两端就不会出现负压;(6)(7)单相半波可控整流电路，输出直流电压 Uo=0.45U X( 1+cosa) /2;阻感性负载电路，要加续流二极管，否则输出直流电压会下降；单相桥式整流电路阻性负载实验原理路图如下：I(tiTr?+-/WWTV、¥ ? i单相桥式整流电路阻性负载工作原理:(b)b)波形图®L2.,2单相桥式g流电容滤波电路图玻波形曲也电路图(2)单相半波整流电路工作原理在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电 性。根据图10.1.2(a)的电路图可知:

7、当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相 桥式整流电路的波形图见图10.1.2(b)。(3)参数计算根据图10.1.2 (b)可知，输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电 压等效。流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里 叶分析。此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值 称为脉动系数S。(4)单相桥式整流电路感性负载工作原理+V+ D4DiD2 %”壮-kQI TJ/ V-t-/3

8、4沪”一的 li- «彳2鳥,%rj AVVi在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导 电性。根据图10.1.2(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。四电路参数计算和元件选取1参数计算加枢Y；KwS电FHtiSiaX数 it ttfgft.负ffiEH甩恥h V (koW脚”1,卜-"甲:It It 4II；遷牛H.*禺阿前尿殳JB人I反何(itufm o<a<ra

9、o' vlvJ 斛讪d "«,Mff7n'2JSXj,l：fiA "叽f怙叫沪"右V»相上#桥 啊穆fiAli1銅严m 屁(灼亦E丄 静性物忑： ftMr 口It冲童；f-rWlso* 思乜 品即H?甫爱勒农止U网 电出出Em灿,n'*J%知誠払®ttffi呱MJd盈弱槪狀ffl以1/再k祓节®狀ffiW«耳巧仏T彳警 咗暨送 rm=甘9眩；普K# 斗r N fP 一 1-寸牯航+障C仍W 匸"2 Q 專體狰羅！腔绻喘二HW.|i*'C0Sf1卜09仏2,* 仏 l+t(K

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11、出电压的平均值来表示；另一个是反映输出直流电压平滑程度的，称为纹波系数。(1 )整流输出电压的平均值(即负载电阻上的直流电压VL)VL定义为整流输出电压vL在一个周期内的平均值，即J J j'异山的水创）-J J 7t cost?/acosfz/f'设变压器副边线圈的输出电压为 V，整流二极管是理想的。则根据桥式整流电路的工 作波形，在Vi的正半周，vL = v2，且vL的重复周期为兀，所以上式也可用其它方 法得到，如用傅里叶级数对图1中vL的波形进行分解后可得中恒定分为负载电压 vL 的平均值。(2)纹波系数由vL的傅里叶级数表达式可以看出，最低次谐波分量的幅值 0，角频率为

12、电源频率 的两倍，即2尬。其他交流分量的角频率为4、6迫等偶次谐波分量。这些谐波分 量总称为纹波，它叠加于直流分量之上。常用纹波系数K来表示直流输出电压中相 对纹波电压的大小，式中VLY为谐波电压总的有效值，它表示为所得出桥式整流电 路的纹波系数。由于vL中存在一定的纹波，故需用滤波电路来滤除纹波电压。六保护电路工作原理1保护电路设计VacRV2EMI 滤 :ft 収 器R* 1R 201FU2保护电路工作原理（1）过压保护电路：过电压保护了是免因工人误接高电压电源等原损坏机器而设置 的，它预防开机浪涌结合在一起当因误接高压（把 220VAC输入接到380VAC电源） 或因其他原因高压加入时，

13、高压电流顿时把压敏电阻 R3击穿（压敏电阻耐压值是根R1、D1、UA、R2据电路耐压要求而设定的），形成回路。高压电流在 RT和R3间流过，较大的电流 急剧地把消磁电阻（温敏器件）的温度抬高，而使消磁电阻的阻值随之迅速上升 （其 阻一温特性见图4.2）,相当于把电路断开，阻值无穷大，而且, 和D2形成回路，当电压达到一定值（设定值）时，高压把压敏电阻 R2和D2击穿 形成电流，电流使UA发光，使得UB受光照Q1的栅极电位拉低，Q1截止，这样，J2就不能吸合，高压电流就只能通过耐高压的T、R3回路及R1、D1、UA、R2和D2组成的回路，而不会损坏后面的电路，从而保护了电路。而此保护是可恢复的,

14、 降低了成本。等消磁电阻温度降下，便又可正常工作。避免了因过压而损坏的维修, 提高了工作效率。如果输入电压正常，电压经 R的整流滤波，输入辅助电源，使辅助电源工作，输出 24V稳压直流电，24V直流电使场管Q1导通，从而使J2运作，J2A合，短路T,电 源电压直接输入整流管，电路正常工作。（2）过流保护：过流保护是为了避免因元件损坏、干扰、异常而引起过大电流对逆 变器产生损坏而设置的。它通过电流互感器时刻对主回路中的电流进行采样，一但 发现是流超过允许值，便通过控制电路中保护控制电路动作，停止主回路的工作过流保护电路原理图电路采用1： 300的电流互感器对主回路进行采样（电流互感器是 一种电流

15、采样器件，相当于变压器，由11/12=n2/n1可知，当主回300A的电流时, 保护电路能采样到A的电流信号，该信号对控制电路中的电容充电，并形成压降， 一但这压降大于保护控制电路中给定的基准电压保护控制电路动作，进行封波，使 整个电路停止工作。（3）过热保护：过热保护电路的作用是避免机器因散热不良，环境温度过高或元器DC件工作异常而损坏电路。通常，把热敏器件（热敏开关）置于散热装置上，一但散热装置温度过高，热敏器件便动作，从而使保护控制电路动作，进行电路保护 输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保护电路的取样电压均来自输入 滤波后的电压。 取样电压分为两路，一路经 R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3 脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关