单相桥式全控整流电路电阻性负载方案

1、单相桥式全控整流电路电阻性负载的设计整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压 器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调 节、电解、电镀等领域得到广泛应用。因为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 路实现电能的变换和控制，而构成的一门完整的学科。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实验和课程设计。 又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发晶闸管全控整流电路又有利 于夯实基础，所以本课程设计主要研究单结晶体管触发的单相桥式全控整流电 路。一、主电

2、路图设计和工作原理1、主电路图图1单相桥式全控整流主电路单相桥式全控整流电路如图 1所示。电路由四个晶闸管和负载电阻R组成。晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。2、晶闸管的工作原理通过理论分析和实验验证表明：1）只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通， 两者缺一不可。2）晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用，门极电压对管子随后的导通或关 断均不起作用，故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压，只要 是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可，脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及 负载性质有关。这个脉冲常称之为触发脉冲。3）要使已导通的晶闸管关断，必

3、须使阳极电流降低到某一数值之下约几十毫安）。这可以通过增大负载电阻，降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电 压来实现。这个能保持晶闸管导通的最小电流称为维持电流，是晶闸管的一个重要参数。3、电路工作原理晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。当变压器二次电压U为正半周时a端为正，b端为负），相当于控制角的瞬间给VT1和VT4以触发脉冲，VT1和VT4导通，这时电流从电源 a端经VT1、R、VT4流 回到电源b端。这期间VT2和VT3均承受反压而截止。当电源电压过零时，电 流也降到零，VT1和VT4即关断。在电源电压的负半周期，仍在控制角为处触发晶闸管VT2和VT3,则V

4、T2和VT3导通。电流从电源b端经VT3 R、VT2流回电源a端。到一周期结束时 电压过零，电流亦降至零，VT2和VT3关断。在电源电压的负半周期，VT1和 VT4均承受反向电压而截止。很显然上述两组触发脉冲在相位上相差180。以后又是VT1和VT4导通，如此循环工作下去。4、主电路元件参数计算（1输出电压平均值 和输出电流平均值1 + cos a2 1)5一 ,2）（2晶闸管的移相范围当 =150V时，不计控制角余量，即按=0o计算由 =0.9,得：考虑到变压器损耗和晶闸管的压降，取3）此时，把3）式及 代入1）式可得， r匸，即 ?，然后取0又把3）式及代入1）式可得，即，然后可取0禺=7

5、7所以控制角的移相范围是C 03）晶闸管的电流平均值和有效值为:ud 150= = Q 7A当优=3 时，dm羽 _2R_2x20_U? kin 2ccn - ex厅 I Q + =6.2623A J2RJ 2n it1丁冷=；=1.6699平均值1dmaxKf * dmax 飞亍989A当a = 77时，Idmax _ 2R 2 x 20100 A冷=一dmax比 sin 2a k - aIlKr * L=2-0396均值二吕护二 3.2478A又因为_ ；哄 I JEW ,所以取3.989A（4晶闸管所承受的最大正向电压和最大反向电压为故晶闸管的额定电压UT =（23）72 =（2-3）X

6、 180 X 2 = 760V晶闸管的额定电流为厂 “I2 = ；2lr 二 J2 x 6.2623 二 8.856A本设计中我选用4个KP10-8的晶闸管变压器谷量：S 二 U?l? = 180x9 = 1620VAUi 38019n 乂 re r怎 2.1变压器变比：U2 1809（5变压器参数：变压器二次侧电流有效值为:变压器二次侧电压有效值为：，：二、触发电路的设计1、晶闸管触发主要有移相触发、过零点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。2）、触发信号应有足够的功率 触发电压和触发电流）。3）、触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前

7、沿尽可能陡，以使元件在触发导通 后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。4）、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要 求。2、单结晶体管简易触发电路如图2图2单结晶体管简易触发电路 单结晶体管自振荡电路的波形如图3二 M片HTMLJu&1-1p r.p/i：1 IW1t1111iiiii1*iiii:曲uJ心应司IO,图3触发电路波形3、触发电路工作原理随着电容的充电，逐渐升高。当时，单结晶体管导通，%严5 - %。然后电容通过R1放电，当放电至时，单结晶体管重新关断,使“ ,R1上便得到一个脉冲电压,然后输出。4、单结晶体管简易触发电路各元件参数对于单结晶体管，

8、我选用BT33C型PN硅单结晶体管，其分压比0.450.75，我令n =06在= -二：，条件下测得峰点电流：谷点电流，谷点电压，：,基极间调制电流为点电压为：n为，则峰E-UvE-U电阻应满足30- 3.530- 12.7 兰只兰十1.5x10 c 2 x 10_取 E=30V，则:考虑到晶闸管的6& = 400 Q R15 x 10即.17.7k Q Rc 8650k触发电压10-6,=? = 267 Q15 x 10般取 6V ，Up =肌 Ehl + UD = 0-6 X 20 + 0.7 = 12.7V稳压二极管选用2CW22M硅稳压二极管，二 ： t ：止一二-变压器二次侧电压取4

9、0V，同步变压器变比为380n八“1T = ReCln-市电为50Hz，则主电路周期为0.01s，由1 - 得0.01aa110.01 x- = T =R Cln .itR In .TTj即-H当时，1_l Re 0650k Qc】0.01a0.01 X 31=0.1062 UF 1口1 ttR _n180 X 17.7 X 1000 x In 1 -0.6C】0.01a0.01 X 31=0.00022 u F_ 11TTRJn _n180 x 8650 x 1000 X In10.6当1时,17.7k 8650k 0.01 X770.01aC二=厂=0.0.26376 U FttR In1

10、80 x 17,7 x 1000 x In -0.01aC产广0.01 x77f180 X 8650 X 1000 X10厂=0.00054 nFe 1 - F1 - 0.6所以电容C的取值范围为0.00054，0.1062：）。电容器C通常在0.047:, 0.5）范围内取值，因此可取 C=0.1:。三、主电路、触发电路相结合的完整电路图如图4图4主电路及触发电路四、电路输出波形1、主电路变压器二次侧输出.的波形如图5图5 的波形图6门时，“的波形3、当控制角时，输出的波形如图7图7时，的波形五、设计总结通过单相桥式全控整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，同时 对电力电子技术产生了浓

11、烈的兴趣。此次设计的主电路由四个晶闸管和负载电 阻R组成，触发电路由单结晶体管的自振荡电路组成，根据要求确定出各元件 参数，由触发电路分别触发 VT1和VT4 VT2和VT3,使成对晶闸管轮流导通, 实现整流输出。虽然在设计过程中遇到很多困难，但我通过在图书馆找资料， 在网上查阅相关信息，迎难而上，当然也离不开老师和同学的帮助，最终完成 了课程设计。总体来说，这次的课程设计带给我的收获是没有预料到的，我也从中体会 到了学习的快乐，当每次解决一个问题后，那种愉悦的心情是无法比拟的。在 设计中我也熟悉了 PROTEL9、9 Proteus 等软件，理论和实践有着很大一部分的 差距，实践是建立在理论的基础上的，没有理论的支撑实践就会没有方向，不 知道从何下手。同时理论是对实践的验证，只有多注重实践，才能将所学的知 识转化为实际应用。可以说没有老师和同学的帮助，我是无法完成设计的，这 也让我明白了团队合作在学习工作中的重要性，在以后的学习中，我会弥补自 己的缺点，加强与别人的合作，努力提高自己的水平。六、参考文献1 王兆安，黄俊主编 . 电力电子技术 M. 北京：机械工业出版社， 20182 曾方主编 . 电力电子技术 M.