电力电子课设《单相全控整流电路》.doc

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1、目录1设计方案及原理01.1原理方框图01.2主电路的设计11.3主电路原理说明11.4整流电路参数的计算22元器件的选择32.1晶闸管的选取32.2变压器的选取43触发电路的设计43.1对触发电路的要求43.2KJ004集成触发器44保护电路的设计54.1过电压保护54.1.1过电压保护54.1.2过电流保护64.1.3电流上升率di/dt的抑制74.1.4电压上升率du/dt的抑制7单相桥式全控整流电路的设计1设计方案及原理1.1原理方框图系统原理方框图如1-1所示：触发电路驱动电路整流主电路负载保护电路图1-

2、1系统原理方框图1.2主电路的设计主电路原理图如下图1-2所示：图1-2单相桥式全控整流电路原理图1.3主电路原理说明在电源电压u2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在触发角α处给VT1、VT4加触发脉冲，VT1、VT4导通，电流从电源a端经VT1、负载、VT4流回电源b端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在电源电压u2负半周期间，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经过VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和

3、VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环的工作下去。该电路的移向范围是0―π。另外，由于该整流电路带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都能开通晶闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值大于E的时候去触发。提前触发的话，晶闸管会在E的作用下承受反向电压，无法导通。1.4整流电路参数的计算当

4、

5、>E时，晶闸管可以开通。1）整流输出电压的平均值可按下式计算（1-1）当α=0时，取得最大值90V即=0.9=90V从而得出=100V，α=180o时，=0。α角的移相范围为90o。2）整流输出电压的有效值为（2-

6、2）3）整流电流的平均值和有效值分别为（2-3）（2-4）4)在一个周期内晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流导通，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即：（2-5）2元器件的选择2.1晶闸管的选取晶闸管的主要参数如下：①额定电压UTn通常取和中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。晶闸管的额定电压UTn=（2～3）UTM（2-7）UTM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压②额定电流IT(AV)IT(AV

7、)又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发

8、热、温升就能限制在允许的范围。将变压器副边电压有效值U2定为200V，则停止导电角δ=8.15°此时可达到的最大输出电压为0.9U2*cos8.15°=178V>90V，满足要求。晶闸管承受最大反向电压为：考虑到安全裕量，故晶闸管额定电压为：由式2-6知，流过晶闸管电流有效值最大为：晶闸管额定电流为：通过以上计算得知，可以取晶闸管额定电压为800V，额定电流为30A。2.2变压器的选取变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与电流转换为另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。单相桥式全控整

9、流电路带反电动势负载，变压器二次电流有效值I2与输出电流有效值I相等。由式2-4可知，二次侧电流最大为50A，故变压器容量至少为10000V·A。3触发电路的设计3.1对触发电路的要求晶闸管触发主要有移相触发、过零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

10、冲移相范围必须满足电路要求。3.2KJ004集成触发器KJ004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004器件输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。KJ004电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。