单相桥式全控整流电路课程设计讲解.doc

目录 一 设计目的 1 二 设计任务 1 三 设计内容与要求 1 四 设计资料及有关规定 五 设计成果要求 5.2课程设计方案的选择 3 5.2.1整流电路 3 5.3主电路的设计 5 5.3.1系统总设计框图 5 5.3.4晶闸管基本参数 8 5.3.4.1 动态特性 8 5.3.4.2晶闸管的主要参数说明 9 5.3.4.3晶闸管的选型 11 5.3.5变压器的选取 11 5.3.6 性能指标分析 12 5.4触发电路和保护电路的设计 12 5.4.1触发电路 12 5.4.2保护电路的设计 13 5.4.2.1 主电路的过电压保护电路设计 13 5.4.2.2主电路的过电流保护电路设计 14 5.4.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护 15 5.6设计总结 16 单相全控晶闸管整流电路课程设计 一 设计目的 （1）培养综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统 （2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力； 培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 （2）课程设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明 主电路元器件的计算和选型，以及控制电路的设计； （3）完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择； （4）完成驱动电路的设计，保护电路的设计； 三 设计内容与要求 负载为电阻电感性负载：L=700mH,R=500欧姆 技术要求：电网供电电压为单相220V，50赫兹，输出电压为100V, 输出功率为1000W 设计技术要求： （1）电源电压：交流100V/50Hz （2）输出功率：500W； （3）移相范围：0~90度。 。 四 设计资料及有关规定 使用的元器件要求为：负载为220V、305A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电, 续流二极管,电感，电容，二极管，金属模电阻，三极管，触发电路KJ004，平波电抗器，运算放大器，功率电阻，220V和380V变压器。 五、设计成果要求 5.1 课程设计要求 1、单相桥式相控整流的设计要求为： 负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆. 2、技术要求: 1)、电源电压：交流100V/50Hz 2)、输出功率：100W 3)、移相范围0o~90o 5.2课程设计方案的选择 5.2.1整流电路 单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载时的工作情况。 电感性负载 电路简图如下： 图2.1 此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。 单相全控式整流电路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，变压器利用率高的优点。 ? 单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半且功率因数提高了一半。 根据以上的分析选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。 晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier-- SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。 1）晶闸管的结构 晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。 2）晶闸管的工作原理图 晶闸管由四层半导体（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分别从P1、P2、N2引入A、G、K三个电极，如图1.2(左)所示。由于具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图2.3（右）所示的两个晶闸管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）组成的等效电路。 图2.3 晶闸管的内部结构和等效电路 3）晶闸管的触发条件 晶闸管 （2）：晶闸管 （3）：晶闸管 （4）：要使晶闸管 晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的触发电流ＩＧ的电路称为门极触发电路。也正是由于