电力电子课程设计----单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）

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1、课程设计名称：电力电子课程设计题目：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）专业：自动化班级：09-2班摘要整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀、电解电源，同步发电机励磁，通信系统电源等。整流电路的分类可以从多种角度，按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。整流电路的工作原理，要根据电路中的开关器件通、断状态及

2、交流电源电压波形和负载的性质，分析其输出直流电压、电路中各元器件的电压和电流波形，而开关器件多采用晶闸管、IGBT等半控或全控型器件。本设计使用晶闸管实现单相桥式全控整流电路，通过改变晶闸管的触发角来改变输出波形。关键词：整流电路；分类；晶闸管目录综述……………………………………………………………………11晶闸管…………………………………………………………………21.1晶闸管的结构………………………………………………………21.2晶闸管的工作原理…………………………………………………21.3晶闸管的基本特性……………………………………………………………31.3.1晶闸管

3、的静态特性…………………………………………………………41.3.2晶闸管的动态特性…………………………………………………………41.3.3晶闸管的电压及电流定额…………………………………………………41.4晶闸管触发电路……………………………………………………………52单相桥式全控整流电路主电路……………………………………72.1单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况原理分析…………………72.2主电路原理分析……………………………………………………82.2.1基本原理……………………………………………………………………82.2.2基本数量关系………………………………

4、………………………………93保护电路………………………………………………………………………103.1过电压保护…………………………………………………………………103.2过电流保护…………………………………………………………………104设计总结………………………………………………………………………125心得体会………………………………………………………………………13参考文献………………………………………………………………14综述随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它

5、可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就构成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因素近似为1。这种整流电路称为高功率因素整流器，它具有广泛的应用前景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和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制

6、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，因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。1晶闸管晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR），以前被简称为可控硅。1956年美国贝尔实验室（BellLaboratories）发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司（GeneralElectric）开发出了世界上第一只晶

7、闸管产品，并于1958年使其商业化。由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。1.1　晶闸管结构晶闸管的结构从外形上来看，晶闸管也主要有螺栓型和平板型两种封装结构。引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。内部是PNPN四层半导体结构。图1-1晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号1.2晶闸管的工作原理按照晶体管工作原理，可列出如下方程：（1-2）（1-1）（1-3）（1-4）式中a1和a2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益；