单相桥式全控整流电路电阻负载

《电力电子变流技术》 课程设计说明书

09 级 电气工程及其自动化 专业 2 班级

题 目 单相桥式全控整流电路电阻负载 姓 名 学号 指导教师 职称

二〇一二年 六 月 七日

一．主电路图设计和工作原理 1．主电路图及其工作波形

单相桥式全控整流电路如图1(a)所示。电路由四个晶闸管和负载电阻Rd组成。晶闸管V1和V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥臂。

图 1 单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形

(a)电路； (b) 电源电压； (c) 触发脉冲； (d) 输出电压；

(e) 晶闸管上的电压； (f) 变压器副边电流

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，两者不可缺一。

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V1和V4组成一对桥臂，V2和V3组成另一对桥臂。当变压器二次电压，相当于控制角a的瞬间给V1和V4以触发U2为正半周时（a端为正，b端为负）

脉冲，V1和V4即导通，这时电流从电源a端经V1 Rd V4流回到电源b端。这期间V2和V3均承受反压而截止。当电源电压过零时，电流也降到零，V1和V4即关断。

在电源电压的负半周期，仍在控制角为a处触发晶闸管V2和V3，则V2和V3导通。电流从电源b端经V3 Rd V2流回电源a端。到一周期结束时电压过零，电流亦降至零，V2和V3关断。在电源电压的负半周期，V1和V4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V1和V4导通，如此循环工作下去。

二．关于主电路的数值计算

( 1 )输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id

Ud12U2sintdt22U21cos1cos0.9 （1）

22

IdUd （2） R（2）晶闸管的移相范围

当Ud=150V时，不计控制角余量，即按=0º计算 由Ud=0.9U2得

U2Ud166.7V 取U2190V （3） 0.9 此时，把（3）式及Ud150（1）式可得，即141.03，cos10.7，V代入

然后取141。

V代入（1）式可得，cos20.170，即280.24， 又把（3）式及Ud100然后可取280。

所以控制角的移相范围是（41~80）。 （3）晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT为：

IdUd17.5A IdTId3.75A

2R I2U2R121sin29.16A 2U26.48A

IT

(4) 当41时，I2有最大值，且为I29.16A 输出电流有效值等于变压器二次电流有效值I2 II2=9.16A (5)晶闸管所承受的最大正向电压 故晶闸管的额定电压UT为

UT(2~3)2U2(2~3)2190V800V

2U2和最大反向电压为2U2 ， 2

又因为要考虑晶闸管的额定电流为(2~3)IT19A

三．参数

（1）变压器的参数：

变压器的容量为：SU2I219010VA1900VA 变压器的变比为：nU13802 U2190 变压器的2次侧电压有效值为：U2190V

（2）晶闸管的额定电压为UT和额定电流IT为： UT800V IT10A

四．完整电路图设计以及参数的设置

图2 完整电路图

1.选取C200uF，0.6

根据公式：t (1)

2f (2)

f1T11ReCln()1 (3)

当141时，由以上公式联立可得：t10.00228s，Re12.44

当280时，同理可得：t20.00444s，Re24.23 再根据公式：

EUpIPReEUv以及网上搜寻的资料 Iv选取Uv3.5，Iv1.5 由12.44nE3.5可计算出E22.16V 1.5U117 E五．设计总结

通过学习这门课，我掌握了有关近现代的电力电子器件的基本原理和功能。

随着科技的不断发展，电力电子在我们日常生活中越来越重要。

在这次的课程设计中，我对所学的电力电子知识有了更全面，更深刻的了解和掌握。在这过程中我查阅了相关的资料，这增长了我的知识，开阔了视野，动手设计是一种更有效地学习方法。

做设计的过程也是我们更好的学习掌握这门课，这类知识的过程，亲手去解决一类问题远比一直对着耳朵听老师讲课学的深刻。在自己的不懈努力和同学的帮助下，虽有困难，但也顺利的完成了此次设计，一道简单的题目却让我感受深刻，也认识到了自己在学习方面的欠缺。

通过单相全控桥式整流电路的设计，我加深了对整流电路的理解，也对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。整流电路的设计方法多种多样，且根据负载的不同，又可以设计出很多不同的电路。其中单相全控桥式整流电路其负载我们用的多的主要是电阻型、带大电感型，接反电动势型。它们各有自己的优缺点。

在孙老师的悉心指导和同学的帮助下，我顺利完成了这次课程设计。由于水平有限，设计过程设计步骤比较简单，希望老师能批评指正！谢谢老师和同学的帮助！

五．参考文献

[1].黄俊 王兆安 编《电力电子技术》 机械出版社 [2].王维平 《电力电子技术及应用》东南大学出版社2000年 [3].曾方主编、电力电子技术、西安电子科技大学出版社 [4].苏玉刚、陈渝光主编、电力电子技术、重庆大学出版社