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单相桥式可控整流电路.pdf

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1、单相桥式可控整流电路设计单相桥式可控整流电路设计设计报告院（系、部）：姓名：学号：年级：专业：指导教师：年月单相桥式可控整流电路设计目录第一章绪论.31.设计任务和要求：.31.1 设计任务：.31.2 设计基本要求：.3第二章总体设计方案.32.1 设计思路及流程图.32.2 主电路拓扑结构选择.4方案一：单相桥式半控整流电路.4方案二：单相桥式全控整流电路.5方案三：单相半波可控整流电路：.5方案四：单相全波可控整流电路：.6第三章触发电路.73.1 单结晶体管的特性.83.2 单结晶体管自激震荡电路.93.3 同步电源.103.4 移相控制.10第四章保护电路的设计.104.1 过

2、电流保护.104.2 过压保护.114.3 电流上升率、电压上升率的抑制保护.124.3.1 电流上升率di/dt 的抑制 .124.3.2 电压上升率dv/dt 的抑制.12第五章功率器件的计算与选择.135.1 晶闸管.135.2 变压器.145.3 熔断器.155.4 过压保护电容、电阻.155.5 关断缓冲电路电容、电阻.155.6 元器件清单：.16第六章设计总结.17第七章参考文献.18文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3

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7、3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8

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9、I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8单相桥式可控整流电路设计摘要电能在各种形式的能源中有着不可取代的地位。如何使电能高效合理的被利用，在电力电子设计领域是一个永恒不变的话题。整流在现实生活中非常普遍，本课题介绍的是单相桥式可控整流电路。电网电压AC220V，50Hz，50 阻性负载，要求输出0500W 可调。本次课设分为五大部分：确定主电路的拓扑结构，触发电路设计，主要元件的计算与选择，整流变压器的容量选择，电路保护环节设计。电路保护环节分为：主干路过电流保护，晶闸管过电压保护，缓冲电路。最后

10、，通过multisim 仿真软件对电路进行仿真，以确定电路的正确性。关键词：单相桥式；可控整流；触发；电路保护；仿真。第一章绪论1.设计任务和要求：1.1 设计任务：1、确定电路的拓扑结构（要求对2-3 个方案进行比较、论证，并确定最后选择的方案。）2、功率器件的计算和选择（集体包括主电路中的主要元器件、如整流晶闸管、吸收阻容、整流变压器的计算选择）3、整流变压器的容量选择4、电路保护环节设计（主要是对变压器、整流晶闸管的保护，需要考虑过流、过压、短路、电流上升率、电压上升率等方面的保护。）1.2 设计基本要求：1、负载为电阻性负载,R=500ohm;2、电网电压AC 220V;3、输出功率：

11、0-500W;第二章总体设计方案2.1 设计思路及流程图文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J

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18、2.2.1 对每个导电回路进行控制，相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替，有利于降低损耗！在电阻性负载时此电路与全控电路的工作情况相同。但是在阻感负载时须加续流二极管，如果不加续流二极管，当突然增大至180或出发脉冲丢失时，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流导通的情况，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，其平整流电路驱动电路直流负载电路220v 交流电保护电路控制电路文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W

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26、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：电路图如下：图 2.2.3 此电路只需要一个可控器件，电路比较简单，VT的a 移相范围为180。但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此种电路。文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7

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31、5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:C

32、L4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 H

33、N3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8单相桥式可控整流电路设计方案四：单相全波可控整流电路：电路简图如下：图 2.2.4 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，但是晶闸管承受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，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

34、点。相同的负载下流过晶闸管的平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，在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为电阻性负载）。综上所述，针对他们的优缺点，我们采用方案二，即单相桥式全控整流电路。文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档

35、编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3

36、E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S

37、3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8

38、文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2

39、I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J

40、7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3

41、M8单相桥式可控整流电路设计所选电路拓扑结构：单相桥式全控整流电路晶闸管 VT1 和 VT4，VT2 和 VT3 分别组成一对臂桥。在正半周，若4 个晶闸管均不导通，负载电流id 为零，ud 也为零，VT1，VT4 串联承受电压u2 的一半。若在触发角施加脉冲，VT1 和 VT4 即导通，电流从电源经VT1、R、VT4 流回电源。当u2 过零时，经晶闸管的电流也降到零，VT1 和 VT4 关断。波形图：第三章触发电路单结晶体管原理单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有PN 结和两个文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H

42、10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W

43、7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5

44、I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL

45、4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN

46、3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9

47、Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:

48、CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8单相桥式可控整流电路设计电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N 型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和 b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P 区作为发射极e。其结构，符号和等效电如图3.1.1.1 所示。图 1 3.1 单结晶体管的特性从图 1 可以看出，两基极b1和 b2之间的电阻称为基极电阻。Rbb=rb1+rb2式中：Rb1 第一

49、基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN 结，与二极管等效。若在两面三刀基极b2，b1间加上正电压Vbb，则 A 点电压为：VA=rb1/（rb1+rb2）vbb=（rb1/rbb）vbb=Vbb式中：称为分压比，其值一般在0.30。9 之间，如果发射极电压VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图2：图 2（1）当 VeVbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流Iceo。（2）当 VeVbb+VD VD 为二极管正向压降（约为 0.7V），PN 结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅

50、速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P 称为峰点，与其对应的发射极电压和电流，分别称为峰点电压 Ip和峰点电流Ip。Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp=Vbb。（3）随着发射极电流Ie的不断上升，Ve不断下降，降到V 点后，Ve不再下降了，这点V文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H10U2I3E3 HN3W7I3J7S3 ZS9Z5I4Q3M8文档编码:CL4H

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4.3 金币

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