自-单相桥式全控整流电路电阻性负载的设计 .docVIP

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。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Ｕ2为正半周时(a端为正,b端为负）,相当于控制角α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α处触发晶闸管ＶＴ２和VＴ３,则VＴ2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Ud和输出电流平均值 Ud= Id= (2)晶闸管的移相范围 当Ud＝150V时,不计控制角余量,即按α=0o 由Ud=0.9U 　 　 　 U 考虑到变压器损耗和晶闸管的压降，取U2=180V 此时，把（３）式及Ud=150V代入（1)式可得，cosα1=0.852 又把(3）式及Ud=100V代入（1）式可得，cosα2 所以控制角的移相范围是(31°~ (3)晶闸管的电流平均值IdT和有效值I 当α=31° I Kf= 当α=77° I Kf= 又因为I'=3.989 （4)晶闸管所承受的最大正向电压22U2 故晶闸管的额定电压 U 晶闸管的额定电流为I 本设计中我选用４个ＫP１０-8的晶闸管。 （5）变压器参数： 变压器二次侧电流有效值为:I 变压器容量:S= 变压器变比：n= 变压器二次侧电压有效值为：U 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Uc和 图3 触发电路波形 ３、触发电路工作原理 随着电容的充电,uc逐渐升高。当uc≥Up时,单结晶体管导通，Ub1=Up-U 4、单结晶体管简易触发电路各元件参数 对于单结晶体管，我选用ＢT33Ｃ型PN硅单结晶体管，其分压比η为0.45 ~0.７５,我令η＝0.6.在Ebb=Vb2b1=20V条件下测得峰点电流Ip=2μA U 电阻Re应满足E- 30-3.51.5×10-3 考虑到晶闸管的触发电压一般取6Ｖ,则R1= 稳压二极管选用2ＣＷ２２Ｍ硅稳压二极管，Vz=30V, 变压器二次侧电压取4０V，同步变压器变比为n=380 市电为50Hｚ，则主电路周期为0.01ｓ，由