单相半控桥式整流电路设计

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1、摘要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。整流的基础是整流电路。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。整流电路的应用十分广泛。广泛的应用于直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源灯。本设计研究了单相半控桥式整流电路，对整流电路的原理及特点进行了分析，对整流元件进行了参数计算并选择出了合适的器件。本设计选择KJ004集成

2、触发器做为晶闸管的触发电路，详细的介绍了KJ004的工作原理。本设计还设计了合理的保护电路。最后利用simulink搭建仿真模型。关键词：半控整流，驱动电路，保护电路，simulink仿真单相半控桥式整流电路设计1主电路的设计1.1设计目的(1)、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识，在课程设计实践中全综合的加以运用，使这些知识得到巩固、提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来。(2)、初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能，培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力。(3)、培养具

3、有查阅参考文献和技术资料的能力，能熟悉或较熟悉地应用相关手册、图表、国家标准，为今后成为一名合格的电气工程技术人员进行必须的基本技能和基本素质训练。1.2整流电路的选择整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，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。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。可以从各

4、种角度对整流电路进行分类。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。单相桥式整流电路可分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们有不同的工作特点。下面分析两种单相桥式整流电路的优缺点。1.2.1单相全控桥式整流电路单相桥式全控整流电路带阻感负载电路图如图1所示：图1单相全控桥式整流电路优点：具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高。缺点：

5、每次都要同时触发两只晶闸管，线路较为复杂，器件损耗比较大。1.2.2单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路带阻感负载电路图如图2所示：图2单相桥式半控整流电路优点：线路简单、调整方便，器件损耗比单相全控桥式整流电路小。弱点：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。在本设计中，需要设计的是单纯的整流电路，没有要求逆变等功能，为了简化电路，减少开关器件损耗，我选择用单相桥式半控整流电路。1.3主电路原理说明单相桥式半控整流电路带反电势电阻负载电路图如3所示：图3不带

6、续流二极管的单相桥式半控整流电路原理分析：如图3，每一个导电回路由1个晶闸管和1个二极管构成。电路带反电动势负载工作，

7、u2

8、>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。晶闸管导通之后，ud=u2，直至

9、u2

10、=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度d停止导电，d称为停止导电角。当a30）处给晶闸管VT1加触发脉冲，VT1导通后，电流从u2正端→VT1→R→E→VD4→u2负端向负载供电。当u2减小到E，晶闸管

11、截止导通。在u2负半周ωt＝π+α时刻触发VT3使其导通，则向VT1加反压使之关断，u2经VT3→R→E→VD2→u2端向负载供电。

12、u2

13、

14、管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。单相桥式半控整流电路带续流二极管电路简图如图5所示：图5带续流二极管的单相桥式半控整流电路加入续流二极管后输出的电压与电流波形都跟不带续流