文档介绍：《电力电子技术课程设计》报告
题目: 单相桥式全控整流电路设计
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第七章. 参考文献………………………………………30
第一章设计任务书
(1)设计任务
进行设计方案的比较,并选定设计方案;
完成单元电路的设计和主要元器件的选择;
完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择;
单相整流电路的主电路、触发电路的设计;
保护电路的设计;
撰写设计说明书;
利用MATLAB对自己所设计的单相整流电路进行仿真。(选做)
(2)设计要求
参考参数:整流变压器输出相电压为200V,负载中R=5欧姆,要求输出电压为0~100V,采用220V变压器降压供电。
方案的选择
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。下面分析各种单相相控整流电路在带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载时的工作情况。
单相半控整流电路的优点是:线路简单、调整方便。弱点是: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。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小,功率因数高,表压气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。
原理方框图如下所示:
图1
整流电路主要由触发电路、保护电路和整流主电路组成。
根据设计任务,在此设计中采用单相桥式全控整流电路接电阻性负载。
图2 主电路原理图及工作波形
单相全控桥式整流电路带负载的电路如图1(a)所示。其中Tr为整流变压器,T1、T4、T3、T2组成a、b两个桥臂,变压器二次电压u2接在a、b两点,u2 = ,四只晶闸管组成整流桥。
负载电阻是纯电阻Rd。
当交流电源电压u2进入正半周期时,a端电位高于b端电位,两个晶闸管T1、T2同时承受正向电压,如果此时门极无触发信号,则两个晶闸管仍处于正向截止状态,其等效电阻远大于负载电阻Rd,电源电压u2将全部加在T1和T2上,uT1≈uT2=u2,负载上电压ud=0。
在ωt=α时,给T1和T2同时加触发脉冲,则两晶闸管立即触发导通,电源电压u2将通过T1和T2加在负载电阻Rd上。在u2正半周,T4和T3均承受反向电压而处于截止状态。由于晶闸管导通时管压降可视为零,则负载Rd两端的整流电压ud=u2。当电源电压u2降到零时,电流id也降为零,T1和T2截止。
电源电压进入负半周时,b端电位高于a端电位,两个晶闸管T3、T4同时承受正向电压,在ωt=π+α时,同时给T3、T4加触发脉冲使其导通,电流经T3、Rd、T4、Tr 二次侧形成回路。在负载两端获得与正半周相同波形的整流电压和电流,这期间T1和T2均承受反向电压而处于截止状态。
当u2由负半周电压过零变正时,T3、T4因电流过零而截止。在此期间T1、T2因承受反向电压而截止,ud、id又降为零。一个周期过后,T1、T2在ωt=2π+α时刻又被触发导通,依此循环。很明显,上述两组触发脉冲在相位上相差,这就形成了如图(b)~(f)所示的波形图。
由以上电路工作原理可知,在交流电源u2的正、负半周里,T1、T2和T3、T4两组晶闸管轮流触发导通,将交流电变成脉动的直流电。改变触发脉冲出现的时刻,即改变α的大小,ud、id的波形和平均值大小随之改变。
1)整流输出电压的平均值可按下式计算
=== (1)
为最小值时,α=;为最大值时,α=,所以单相全控桥式整流电路带电阻性负载时,α的移相范围是~。
2)整流输出电压的有效值为
= (2)
3)整流电流的平均值和有效值分别为
(3)
4)流过每个晶闸管的平均电流为输出电流平均值的一半,即
(4)
流过每个晶闸管的电流有效值为
(5)
5)晶闸管在导通时管压降ud=0,故其波形为与横轴重合的直线段;T1和T2加正向电压但触发脉冲没到时,4个晶闸管都不导通,假定T