單相全控可控整流電路

1、課題：電力電子技術(shù)班級(jí)：12級(jí)機(jī)電2班學(xué)號(hào)：06 14 15 22 23 姓名：王小兵 代銳 吳鎮(zhèn)局 指導(dǎo)老師：趙國(guó)華胡英杰胡英杰 龍彥佑龍彥佑引言 2.1設(shè)計(jì)的目的 2.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 2.3設(shè)計(jì)要求3.單相橋式全控整流電路 3.1單相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)（點(diǎn)阻性負(fù)載） 3.2單相橋式全控整流電路工作原理（點(diǎn)阻性負(fù)載） 3.3參數(shù)計(jì)算 3.4計(jì)算要求4觸發(fā)電路設(shè)計(jì)5撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì) 5.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 5.2設(shè)計(jì)原始資料 5.3設(shè)計(jì)完成后提交的材料 5.4進(jìn)程安排6指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ) 引言 在生產(chǎn)實(shí)際中，有很多場(chǎng)合需要可調(diào)的直流電源，如直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、同步電機(jī)的勵(lì)磁、電焊等。為此，可利用晶閘管的單

2、向?qū)щ娞匦越M成可控整流電路來(lái)滿(mǎn)足要求。所謂可控整流，就是把交流電變換成大小可調(diào)的單一方向直流電的過(guò)程。 可控整流電路的類(lèi)型很多，按輸入交流電源的相數(shù)，可分為單相、三相和多相整流電路；按組成電路的電力電子器件的控制特性，可分為半控和全控整流電路；按整流電路的結(jié)構(gòu)形式，可分為半波和橋式整流電路。另外，在不同性質(zhì)的負(fù)載對(duì)整流電路輸出的電壓、電流均有很大的影響，常見(jiàn)的有電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載等幾種。 培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用Internet檢索需要的文獻(xiàn)資料。 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)能力。 2.22.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

3、 1）整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算（選擇變壓器次級(jí)額定電壓，確定變比）。 2）晶閘管器件的電流、電壓定額等參數(shù)的計(jì)算和選型。 3）觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。 4）撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)。3.3.單相橋式全控整流電路 3.13.1單相橋式全控整流電路電路結(jié)構(gòu)（電阻性負(fù)載） 單相橋式全控整流電路用四個(gè)晶閘管，兩只晶閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成共陽(yáng)極，每一只晶閘管是一個(gè)橋臂。 單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）電路圖如圖1所示3.23.2單相橋式全控整流電路工作原理（電阻性負(fù)載）1）在u2正半波的（0）區(qū)間： 晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖。四個(gè)晶閘管都不通。假設(shè)四個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則uT1.4= uT2

4、.3=1/2 u22）在u2正半波的t=時(shí)刻： 觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通。電流沿aVT1RVT4bTr的二次繞組a流通，負(fù)載上有電壓（ud=u2）和電流輸出，兩者波形相位相同且uT1.4=0。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，則uT2.3=1/2 u2。晶閘管VT1、VT4一直導(dǎo)通到t=為止，此時(shí)因電源電壓過(guò)零，晶閘管陽(yáng)極電流下降為零而關(guān)斷。 3）在u2負(fù)半波的（+）區(qū)間： 晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無(wú)觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。 4）在u2負(fù)半波的t=+時(shí)刻： 觸發(fā)晶閘管VT2、VT

5、3，元件導(dǎo)通，電流沿bVT3RVT2aTr的二次繞組b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向加到晶閘管VT1、VT4上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到t=2為止，此時(shí)電源電壓再次過(guò)零，晶閘管陽(yáng)極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管VT1、VT4和VT2、VT3在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷周期性交替導(dǎo)通、關(guān)斷。由以上分析可知：?jiǎn)蜗嗳貥蚴秸麟娐冯娮栊载?fù)載，需要在相位上相差180的兩組觸發(fā)脈沖。晶閘管承受的最大正向電壓為 U2、最大反向電壓為U2。輸出電壓脈動(dòng)程度比單相半波時(shí)小。整流變壓器二次繞組中，正、負(fù)

6、半周通過(guò)的電流大小相等、方向相反，不存在鐵芯直流磁化，整流變壓器利用率高。 2.32.3設(shè)計(jì)要求： 1.單相全控橋可控整流電路的設(shè)計(jì): 負(fù)載為電阻性負(fù)載 2.技術(shù)要求： 1）. 單相交流電源：電壓220V。 2）直流輸出電壓Ud：1236V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 3）輸出的平均電流保持不變：5A。 4）限定最小控制角整流輸出電壓的平均值為Ud=0.9U2；由式（2.23可知，=180時(shí)，Ud=0；=0時(shí)，Ud為最大值。所以，單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，a的移相范圍是0180。整流輸出電壓的有效值為U=U2輸出電流的平均值和有效值分別為Id=、I=由于VT1、VT3和VT2、VT4是輪流導(dǎo)電的

7、，只在相應(yīng)的半周期通過(guò)電流，所以通過(guò)晶閘管的電流平均值和有效值分別為IdT=Id、IT=在一個(gè)周期內(nèi)，每個(gè)晶閘管只導(dǎo)通一次，流過(guò)晶閘管的電流波形系數(shù)為Kft=這與半波整流時(shí)間相同。但是負(fù)載電流的波形系數(shù)為Kf=在一個(gè)周期內(nèi)電源通過(guò)變壓器TR兩次向負(fù)載提供能量，因此負(fù)載電流有效值I與變壓器二次電流有效值I2相同。電路的功率因數(shù)為cos=P/Scos=有關(guān)晶閘管的選擇: UTN=（23）U2 、IT（AV）=(1.52）有關(guān)變壓器的計(jì)算：I2=I P=UI=I2Rd S=U2I22/I3.4.3.4.計(jì)算要求1單相交流電源：電壓220V。1）直流輸出電壓Ud：1236V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。2）輸出的平

8、均電流保持不變：5A。3）限定最小控制角。2.根據(jù)計(jì)算要求解答： 1）整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算（選擇變壓器次級(jí)額定電壓，確定變比）。 當(dāng)=30時(shí)，Ud為最大值，Ud=36V，此時(shí)可以求得U2 Ud=0.9U2u2=43V 變比為：U2/u2=220/43(V) 晶閘管器件的電流、電壓額定等參數(shù)的計(jì)算和選型。 當(dāng)Ud=12V時(shí)，有最大值 晶閘管的額定電流：cos=-1=-1max=112 因?yàn)?112時(shí)，id的波形系數(shù) Kf=所以負(fù)載的電流有效值為I=KfId =1.85*5=9.25(A)IT=、IT（AV)=(1.52）=6.258.33A;取10A選擇I=10A的晶閘管晶閘管的額定電壓：U

9、TN=（23）U2 =121.6V182.4V；取200V選擇UTN=200V的晶閘管根據(jù)晶閘管的主要參數(shù)可得：晶閘管應(yīng)選擇KP10-2的晶閘管）（）（cos1222sin85.16cos12626*2sin）（）（ 晶閘管可控整流電路是通過(guò)控制觸發(fā)角的大小，即觸控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小的，屬于相控電路。為保證相控電路的正常工作，很重要的一點(diǎn)是應(yīng)保證按觸發(fā)角的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿(mǎn)足下列要求： 觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓。 觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度保證晶閘管可靠導(dǎo)通，脈沖的前沿盡可

10、能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通。 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿(mǎn)足電路要求。 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶(hù)外寒冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大出發(fā)電流的35倍，脈沖前沿的陡度也需要增加，一般需達(dá)12A/us。 所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過(guò)晶閘管門(mén)極的電壓、電流和功率定額，且在門(mén)極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。分析：DZCB型觸發(fā)器采用高性能移相觸發(fā)電路TCA785，DZCB主要技術(shù)參數(shù):功能晶閘管單相整流控制；觸發(fā)脈沖寬度600s；脈沖移相范圍0180；輸入直流控制電壓010V

11、。G1、G2、G3、G4為門(mén)極觸發(fā)信號(hào)，K1、K2、K3、K4為晶閘管的陰極，它們控制晶閘管的輸出脈沖。Rfz為輸出負(fù)載，R0與Rf為分壓電阻；RP為調(diào)壓電位器，調(diào)節(jié)它即可改變負(fù)載Rfz兩端的電壓。5.15.1設(shè)計(jì)內(nèi)容1.根據(jù)電力電子技術(shù)教材單相全控橋可控整流電路知識(shí)完成以下內(nèi)容1）整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算（選擇變壓器次級(jí)額定電壓，確定變比）。2）晶閘管器件的電流、電壓定額等參數(shù)的計(jì)算和選型。3）觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。4）撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)。2技術(shù)要求1)單相交流電源：電壓220V。2)直流輸出電壓Ud：1236V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。3)輸出的平均電流保持不變：5A。4)限定最小控制角。5)負(fù)載為電阻性負(fù)載。

12、5.25.2設(shè)計(jì)原始資料 任務(wù)書(shū)、教材、相關(guān)參考書(shū)、網(wǎng)絡(luò)資料等。5.3.5.3.設(shè)計(jì)完成后提交的材料1.1.提交課程設(shè)計(jì)間收集的材料2.2.提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1.以45人為一組，要求各組同學(xué)任務(wù)分工明確，并推選其中一人為組長(zhǎng)。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)本組所承擔(dān)任務(wù)的總體方案部署、組織討論以及與指導(dǎo)教師的溝通工作； 2.在課程設(shè)計(jì)期間，要求每位同學(xué)應(yīng)確保課程設(shè)計(jì)任務(wù)的正常進(jìn)行和如期完成； 3.遞交的電子版材料字?jǐn)?shù)應(yīng)不少于2千字，課程設(shè)計(jì)報(bào)告根據(jù)要求進(jìn)行撰寫(xiě)，并根據(jù)每位同學(xué)的工作情況及表現(xiàn)給予成績(jī)?cè)u(píng)定。 4完成分組工作。 5完成選定的設(shè)計(jì)方案。 6.完成課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 7根據(jù)收集的資料在老師同意的前提下完成課程設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)及打印工作。 6 6總結(jié)： 我們第四小組全體成員通過(guò)此次對(duì)單相全控控橋可控整流電流的設(shè)計(jì)，對(duì)電力電子這門(mén)課程有了一個(gè)更全面、深刻的認(rèn)識(shí)。尤其是對(duì)晶閘管的認(rèn)識(shí)，使我們?cè)谝?/p>