2022年电力电子课程方案全控整流电路.docx
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1、精品学习资源第 1章 单相桥式整流电路方案的挑选我们知道,单相整流器的电路形式是各种各样的,整流的结构也是比较多的;因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案:方案一 :单相桥式半控整流电路电路简图如下:图 1.1对每个导电回路进行掌握,相对于全控桥而言少了一个掌握器件,用二极管代替,有利于降低损耗!假如不加续流二 极管,当 突然增大至180或动身脉冲丢失时,由于电感储能不经变压器二次绕组释放,只是消耗在负载电阻上,会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮番导通的情形,这使ud 成为正弦半波,即半周期ud 为正弦,另外半周期为ud 为零,其平均值保持稳固,相当于单相半波不行控整流电路时的波形,即为失
2、控;所以必需加续流二极管,以免发生失控现象;方案二 :单相桥式全控整流电路电路简图如下:图 1.2此电路对每个导电回路 进 行 控 制 ,无须用续流二极管,也 不 会 失 控 现象,负载形式多样,整流成效好,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,即直流重量为零,不存在变压器直流磁化问 题,变压器的利用率也高;方案三 :单相半波可控整流电路: 电路简图如下:图 1.3此 电 路 只 需要一个可控器件,电路比较简洁,VT 的 a 移相范畴为 180 ;但输出脉动大,变压器二次侧电流中含直流重量,造成变压器铁芯直流磁化;为使变压器铁心不饱和,需增大铁心
3、截面积,增大了设备的容量;实际上很少应用此种电路;方案四 :单相全波可控整流电路: 电路简图如下:欢迎下载精品学习资源图 1.4此电路变压器是带中心抽头的,结构比较复杂,只要用2 个可控器件,单相全波只用2 个晶闸管,比单相全控桥少2 个,因此少了一个管压降,相应地,门极驱动电路也少2个,但是晶闸管承担的最大电压是单相全控桥的2 倍;不存在直流磁化的问题,适用于输出低压的场合作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重量,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,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
4、;综上可知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:线路简洁、调整便利;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重量, 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,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 ;
5、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 ;依据以上的比较分析因此挑选的方案为单相全控桥式整流电路工作原理在电源电压正半周期间, VT1、 VT2 承担正向电压,如在时触发, VT1、VT2导通,电流经VT1、负载、 VT2 和 T 二次侧形成回路,但由于大电感的存在,过零变负时,电感上的感应电动势使VT1、VT2 连续导通,直到 VT3、VT4 被触发导通时, VT1、VT2承担反相电压而截止;输出电压的波形显现了负值部分;在电源电压负半周期间,晶闸管VT3、VT4 承担正向电压
6、,在时触发,VT3、VT4 导通, VT1、VT2 受反相电压截止,负载电流从VT1、 VT2 中换流至 VT3、VT4 中在时,电压过零, VT3、VT4 因电感中的感应电动势始终导通,直到下个周期VT1、VT2 导通时, VT3、 VT4 因加反向电压才截止;值得留意的是,只有当时,负欢迎下载精品学习资源载电流才连续,当时,负载电流不连续,而且输出电压的平均值均接近零,因此这种电路掌握角的移相范畴是2.3 原理图的分析图 2.4该电路主要由四部分构成,分别为电源,过电爱护电路,整流电路和触发电路构成;输入的信号经变压器变压后通过过电爱护电路,保证电路显现过载或短路故障时,不至于损害到晶闸管
7、和负载;在电路中仍加了防雷击的爱护电路;然后将经变压和爱护后的信号输入整流电路中;整流电路中的晶闸管在触发信号的作用下动作,以发挥整流电路的整流作用;在电路中 , 过电爱护部分我们分别挑选的快速熔断器做过流爱护 ,而过压爱护就采纳 RC电路;这部分的挑选主要考虑到电路的简洁性,所以才这样的爱护电路部分;整流部分电路就是依据题目的要求,挑选的我们学过的单相桥式整流电路;该电路的结构和工作原理是利用晶闸管的开关特性实现将沟通变为直流的功能;触发电路是由设计题目而定的,题目要求了用单结晶体管直接触发电路;单结晶体管直接触发电路的移相范畴变化较大,而且由于是直接触发电路它的结构比较简洁;一方面是便利我
8、们对设计电路中变压器型号的挑选;2.4 整流电路参数运算1) 整流输出电压的平均值可按下式运算=2-1 )o当 =0 时,取得最大值100V 即= 0.9=100V 从而得出=111V,欢迎下载精品学习资源o =90时,=0; 角的移相范畴为 90 ;欢迎下载精品学习资源2) 整流输出电压的有效值为=111V2-2)3) 整流电流的平均值和有效值分别为2-3)在一个周期内每组晶闸管各导通180,两组轮番导通,变压器二次电流是正、负对称的方波,电流的平均值和有效值相等,其波形系数为1;流过每个晶闸管的电流平均值和有效值分别为:2-5)晶闸管在导通时管压降=0, 故其波形为与横轴重合的直线段;VT
9、1 和 VT2 加正向电压但触发脉冲没到时, VT3、VT4 已导通,把整个电压加到 VT1 或 VT2 上,就每个元件承担的最大可能的正向电压等于;VT1 和 VT2 反向截止时漏电流为零,只要另一组晶闸管导通,也就把整个电压加到 VT1 或 VT2 上,故两个晶闸管承担的最大反向电压也为;2.5 元器件的选取由于单相桥式全控整流带电感性负载主电路主要元件是晶闸管,所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原就;1. 晶闸管的主要参数如下:额定电压 UTn通常取 UDRM和 URRM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
10、,以保证电路的工作安全;晶闸管的额定电压UTn 2 3) UTMI TAV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,元件在电阻欢迎下载精品学习资源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,所答应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;要留意的是如晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期,即使正向电流值没超过额定值,但峰值电流将特别大,可能会超过管子所能供应的极限,使管子由于过热而损坏;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 I TM I Tn , 散热冷却符合规定,就晶
11、闸管的发热、温升就能限制在答应的范畴;I Tn :额定电流有效值,依据管子的 I TAV 换算出,I TAV 、I TMI Tn 三者之间的关系:2-8)2-9 )波形系数:有直流重量的电流波形,其有效值与平均值之比称为该波形的波形系数,用 Kf 表示;2-10)额定状态下,晶闸管的电流波形系数2-11)=2-12 )当 =0时,取得最大值 100V 即= 0.9=100V 从而得出=111V , =90o 时,=0;角的移相范畴为 90o;晶闸管承担最大电压为考虑到 2 倍裕量,取 400V.晶闸管的挑选原就:所选晶闸管电流有效值I Tn大于元件 在电路中可能流过的最大电流有效值;、 挑选时
12、考虑 1.5 2) I TM考虑到 2 倍裕量 , 取 20A. 即晶闸管的额定电流至应大于20A.在本次设计中我选用4 个 KP20-4 的晶闸管 .、 如散热条件不符合规定要求时,就元件的额定电流应降低使用; 通态平均管压降UTAV ;指在规定的工作温度条件下,使晶闸管导通的正弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值,一般在0.4 1.2V ; 维护电流 I H;指在常温门极开路时,晶闸管从较大的通态电流降到刚好能保持通态所需要的最小通态电流;一般I H值从几十到几百毫安,由晶闸管电流容量大小而定; 门极触发电流I g;在常温下,阳极电压为6V 时,使晶闸管能完全导通所需的门极电流,一般为毫安
13、级; 断态电压临界上升率du/dt ;在额定结温顺门极开路的情形下,不会导致晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率;一般为每微秒几十伏; 通态电流临界上升率di/dt;在规定条件下,晶闸管能承担的最大通态电流上升率;如晶闸管导通时电流上升太快,就会在晶闸管刚开通时,有很大的电流集中在门极附 近的小区域内,从而造成局部过热而损坏晶闸管;2变压器的选取依据参数运算可知 : 变压器应选变比为2, 容量至少为 24.2V A;2.6 性能指标分析整流电路的性能常用两个技术指标来衡量:一个是反映转换关系的用整流输出电压的平均值表示;另一个是反映输出直流电压平滑程度的,称为纹波系数;1整流输出电压平均
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