单相全控桥式晶闸管整流电路设计(纯电阻负载).pdf

1 1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍1.1 单相桥式全控整流电路设计方案1.1.1 设计方案单相电源输出触发电路保护电路整流主电路负载电路图 1 设计方案1.1.2整流电路的设计主电路原理图及其工作波形图 2 主电路原理图及工作波形2 主电路原理说明：（1）在 u2 正半波的（）区间，晶闸管VT1、VT4 承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0区间，4 个晶闸管都不导通。（2）在 u2正半波的（）区间，在 时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。（3）在 u2 负半波的（）区间，在间，晶闸管 VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管 VT1、VT4承受反向电压也不导通。（4）在 u2 负半波的（）区间，在 时刻，触发晶闸管 VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿bVT3 RVT2T 的二次绕组 b 流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 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30，三相全控桥式电路应小于60或采用相隔 60的双窄脉冲。（2）脉冲触发应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的35 倍，脉冲前沿的陡度也要增加。一般需达1-2A/us（3）所提供的触发脉冲不应超过晶闸管门极的电压、电流和额定功率，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。（4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及主电路的电气隔离。文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 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最终输出的脉冲波形锯齿波同步触发脉冲不受电网电压波动与波形畸变的直接影响，抗干扰能力强，而且移相范围宽。（所以我选取该触发器做设计。）文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 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ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y26 3 保护电路的设计在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计，采用合适的过电压、过电流、du/dt 保护和 di/dt 保护也是必要的。3.1 过电压保护电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：（1）操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。（2）雷击过电压：由雷击引起的过电压。内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：（1）换相过电压：由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。（2）关断过电压：全控型器件在较高的频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中，当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图5 所示。图 5 过电压保护电路文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 ZM2Q3U1B1Y2文档编码:CY8W3X6L5I1 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过电流保护晶闸管承受过电流的能力很低，若过电流数值较大且时间较长，则晶闸管会因热容量小而产生热击穿损坏。为了使晶闸管不受损坏，必须设置过流保护，使晶交流侧自动开关或直流侧接触器跳闸。其动作时间约为100200ms，因此只能保护因机械过负载而引起的过电流，或在短路电流不大时，对晶闸管起保护作用。（1）直流快速开关对于大容量高功率经常容易短路的场合，可采用动作时间只有2ms的直流快速开关。它的断弧时间仅有2530ms，装在直流侧可有效的用于直流侧的过载保护与短路保护。它经特殊的设计，可以先于快速熔断器熔断而保护晶闸管。但此开关昂贵复杂，使用不多。快速熔断器闸管在被损坏之前就迅速切断电流，并断开桥臂中的故障元件，以保护其他元件。晶闸管过流保护措施有以下几种。（2）交流短路器交流短路器的作用是当过电流超过其整定值时动作，切断变压器一次侧交流电路，使变压器退出运行。短路器动作时间较长，约为100200ms。晶闸管不能在这样长的时间里承受过电流，故它只能作为变流装置的后备保护。（3）进线电抗器进线电抗器串接在变流装置的交流进线侧，以限制过电流。其缺点是有负载时会产生较大的压降，增加了线路损耗。（4）电流继电器过电流继电器可安装在直流侧或交流侧，在发生过电流时动作，使熔断器是最简单有效的且应用普遍的过流保护器件。针对晶闸管的特点，专门设计了快速熔断器，简称快熔。其熔断时间小于20ms，能很快的熔断，达到保护晶闸管的目的。快熔的选择：快熔的额定电压URN不小于线路正常工作电压的均方根值；快熔的额定电流IRN应按它所保护的原件实际流过的电流的均方根值来选择，而不是根据元件型号上标出的额定电流IT来选择，一般小于被图 6 快熔接法保护晶闸管的额定有效值1.57IT。快熔接法如图 6 所示：其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同个电流因而被广泛使用。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。文档编码:CY8W3X6L5I1 HW7U9S6R10F5 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