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三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统课程设计

郑州航空工业管理学院

电力电子变流技术

课程设计论文

09 届自动化专业一班级

题目三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统姓名宋顺阔学号 090611124

指导教师苏艳萍

二О一二年六月八日

设计题目：三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统

设计条件：

（1）电网：380V，50Hz

（2）直流电动机额定功率15Kw、额定电压220V、额定电流79.6A、额定转速3000r/min。

（3）变压器漏感：0.4mH

设计任务：

（1）电源变压器参数的计算。

（2）晶闸管的选型。

（3）平波电抗器的计算。

（4）控制角移相范围的计算。

（5）最小逆变角的计算。

（6）主电路图的设计

设计要求：

（1）根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。

（2）分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。

（3）计算电源变压器变比，容量。

（4）计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。

（5）根据设计条件，计算幻想重叠角，最小逆变角，最小控制角。取得控制角移相范围。

（6）画出完整的主电路图。

提示：

（1）最大负载平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍~2倍之间选择，自选。

（2）负载电流可近似认为是一条水平直线，即：负载电流就是平均电流。

（3）在计算平波电抗器、最小逆变角等参数时，需要用到变压器2次侧电压有效值，因此本题目的重点在于给出合适的电源变压器参数。

的选择：首先根据负载要求得到一个大致的数据，适当留出（4）关于U

裕量；依据该数据计算最小逆变角；依据最小逆变角给出最小控制

角；计算换相压降；依据最小控制角以及换相压降验证是否满足负

载要求，如果不满足，调整裕量，重新计算。总原则：考虑最小控

制角限制以及换相压降影响后，在满足负载要求的前提下，U

裕量

2尽量小。

（5）平波电抗器的计算见第3章第5节。

注意：

（1）每一步都必须给出具体的计算过程和分析过程。

（2）可用波形图配合说明计算过程。

一．关于U2的计算。

1.根据题意知直流电动机的额定电流为220V，且有环流的存在，则

U d??U d≥220V。三相半波可控整流电路电感性负载时在控制角为时U d可有以下波形求得：

又因为负载为直流电动机，故

关于I d的计算负载电流就是平均电流为79.6A。由于要考虑最大负载平均电流应当取电动机额定电流的

1.5~

2.0倍。在本设计中取1.5倍，即I d=79.6*1.5=119.4A取I d为120A。已知

L=0.4mH.又因为是三相半波可控整流电路，因此m=3。且W=100π。△Ud=7.2V

所以U d=1.17U2cosα??U d≥220V

U2≥227.2

。

1.17?cosα

由上式先设定U2一个大致的值，取U2=220V。

2. 最小逆变角的确定，由βmin=δ+γ+θˊ知δ为晶闸管的关断时间t p折合的电角度，约4°~5°，在这里取δ=4°；θˊ为安全裕量角，取θˊ= 10°；γ是换相重叠角。求换相重叠角时，可根据下式求得：

cosγ=1d B

=0.944

则γ=19.23°所以βmin=4+10+19.23=33.23°

一般取αmin≥βmin，则αmin=βmin=33.23°cosα=0.836

3. 反过来验证U2的值

U d??U d=1.17U2cosα??U d=208.0V<220V 不符合题意，调整U2设定值重新计算。

4. 取U2为232V时，按上面的计算过程可得：

U d??U d=1.17U2cosα??U d=224V>220V符合题意，但考虑到总原则：考虑

裕量尽量最小控制角限制以及换相压降影响后，在满足负载要求的前提下，U

小。

5. 取U2为231V时，得U d??U d=1.17U2cosα?

?U d=220.08V>220Vβmin=32.76°符合题意且满足题意要求。

二. 控制角移相范围的计算。

因为三相半波的控制角范围是0°~150°

又αmin=βmin=32.76°

故控制角的移相范围是32.76°~150° 三. 晶闸管选型。

晶闸管的承受的最大正向U Rm = 2U 2=326.7V

晶闸管的承受的最大反向U Fm = 3× 2U 2=565.8V ，则U Tm =565.8V U Tn = 2~3 U Tm = 2~3 ×565.8=1131.7~ 1697.5V 故选1600V 。

由于是三相半波电路，所以晶闸管的电流有效值0.577T d I I =

I T(AV )=(1.5~2)I

1.57=(1.5~2)

d 2×1.57

=43.9~58.5A 选取60A

故可用晶闸管的型号可选取为KP60?16E 。四. 电源变压器的参数计算

变压器的变比：n=U 1U 2

=380

231=1.65

变压器的容量：S=U 2×I T =231×0.577×79.6=10609.6V ?A 五. 最小逆变角的计算

min

=δ+γ+θ

由上述计算知：β

min

=32.76°。

六. 平波电抗器电感参数的计算

在三相半波的情况下根据公式：2

min

1.46d U L I = 其中一般取电动机额定电

流的5%~10%取5%则=3.98A

所以2min

1.46

d U L I ==1.46×231

3.98=8

4.7mH

七. 完整的主电路图

八. 体会心得

参考文献：黄俊王兆安电力电子变流技术第三版

整流二极管的作用及其整流电路

整流二极管的作用及其整流电路整流二极管的作用及其整流电路一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。 P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。二极管整流电路一、半波整流电路图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。

变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。这种除去半周、留下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压 Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。二、全波整流电路(单向桥式整流电路) 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。

三相半波可控整流电路实验

实验七三相半波可控整流电路的研究一．实验目的了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。二．实验线路及原理三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。实验线路见图4-9。三．实验内容 1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。 2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。四．实验设备及仪表 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。 3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ） 4．MEL—03组件（900Ω，0.41A）或自配滑线变阻器. 5．双踪示波器。 6．万用电表。五．注意事项 1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。 2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使I d不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证I d超过0.1A，避免晶闸管时断时续。 3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。

六．实验方法 1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）打开MCL—18电源开关，给定电压有电压显示。（2）用示波器观察MCL-33（或MCL-53，以下同）的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。 2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作合上主电源，接上电阻性负载，调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wv，从0V调至110V：（a）改变控制电压U ct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压U d=f （t）与输出电流波形i d=f（t），并记录相应的U d、I d、U ct值。（b）记录α=90°时的U d=f（t）及i d =f（t）的波形图。（c）求取三相半波可控整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）。（d）求取三相半波可控整流电路的负载特性U d=f（I d）注：如您选购的产品为MCL—Ⅲ、Ⅴ，无三相调压器，直接合上主电源。以下均同3．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作接入MCL—33的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A（若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路），操作方法同上。（a）观察不同移相角α时的输出U d=f（t）、i d=f（t），并记录相应的U d、I d值，记录α=90°时的U d=f（t）、i d=f（t），U vt=f（t）波形图。（b）求取整流电路的输入—输出特性U d/U2=f（α）。七．实验报告 1．绘出本整流电路供电给电阻性负载，电阻—电感性负载时的U d= f（t），i d= f（t）及U vt= f（t）（在α=90°情况下）波形，并进行分析讨论。 2．根据实验数据，绘出整流电路的负载特性U d=f（I d），输入—输出特性U d/U2=f（α）。八．思考 1．如何确定三相触发脉冲的相序？它们间分别应有多大的相位差？ 2．根据所用晶闸管的定额，如何确定整流电路允许的输出电流？

三相桥式全控整流电路课程设计.

目录 1. 绪论 (1) 2. 主电路设计及原理 (2) 2.1总体框架图 (2) 2.2三相桥式全控整流电路的原理 (2) 2.3 实验内容 (5) 3. 单元电路设计 (7) 3.1 主电路 (7) 3.2 触发电路 (7) 3.3 保护电路 (8) 3.4 硬件电路PCB版图 (11) 3.4.1 顶层视图 (11) 3.4.2 底层视图 (12) 3.4.3 顶层覆盖图 (12) 3.4.4 3D视图 (13) 4 .电路分析与仿真 (14) 4.1 带电阻负载的波形分析 (14) 4.2 三相桥式全控整流电路定量分析 (16) 4.2.1 仿真模型图 (19) 4.2.2 仿真实验结论 (19) 5. 结论 (20) 6. 参考文献 (22) 7. 附录 (23)

第一章绪论整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。

三相半波桥式(全波)整流及六脉冲整流电路

三相半波桥式（全波）整流及六脉冲整流电路 1. 三相半波整流滤波当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相都和单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o 叠加，并且整流输出波形不过0点，其最低点电压式中Up——是交流输入电压幅值。并且在一个周期中有三个宽度为120o的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流时的电容量都小。图1 三相半波整流电路原理图 2. 三相桥式（全波）整流滤波图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3是它们的整流波形图。图3(a)是三相交流电压波形；图3(b)是三相半波整流电压波形图；图3(c)是三相全波整流电压波形图。在输出波形图中，N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值，虚线以下和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。

图2 三相桥式全波整流电路原理图由图1和图2可以看出，三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构是有区别的。（1）三相半波整流电路只有三个整流二极管，而三相全波整流电路中却有六只整流二极管； (2) 三相半波整流电路需要输入电源的中线，而三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。图3 三相整流的波形图 ①三相半波整流波形的脉动周期是120o而三相全波整流波形的脉动周期是60o； ②三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值：三相半波整流波形的脉动幅度是： (1) 式中U——脉动幅度电压；Up是正弦半波幅值电压，比如有效值为380V的线电压，其半波幅值电压为： (2)

整流桥电路大全

整流电路大全 9.3.7 正、负极性全波整流电路及故障处理如图9-24所示是能够输出正、负极性单向脉动直流电压的全波整流电路。电路中的T1是电源变压器，它的次级线圈有一个中心抽头，抽头接地。电路由两组全波整流电路构成，VD2和VD4构成一组正极性全波整流电路，VD1和VD3构成另一组负极性全波整流电路，两组全波整流电路共用次级线圈。图9-24 输出正、负极性直流电压的全波整流电路 1．电路分析方法关于正、负极性全波整流电路分析方法说明下列2点：（1）在确定了电路结构之后，电路分析方法和普通的全波整流电路一样，只是需要分别分析两组不同极性全波整流电路，如果已经掌握了全波整流电路的工作原理，则只需要确定两组全波整流电路的组成，而不必具体分析电路。（2）确定整流电路输出电压极性的方法是：两二极管负极相连的是正极性输出端（VD2和VD4连接端），两二极管正极相连的是负极性输出端（VD1和VD3连接端）。 2．电路工作原理分析如表9-28所示是这一正、负极性全波整流电路的工作原理解说。关键词说明

3．故障检测方法关于这一电路的故障检测方法说明下列几点：（1）如果正极性和负极性直流输出电压都不正常时，可以不必检查整流二极管，而是检测电源变压器，因为几只整流二极管同时出现相同故障的可能性较小。（2）对于某一组整流电路出现故障时，可按前面介绍的故障检测方法进行检查。这一电路中整流二极管中的二极管VD1和VD3、VD2和VD4是直流电路并联的，进行在路检测时会相互影响，所以准确的检测应该将二极管脱开电路。 4．电路故障分析如表9-29所示是正、负极性全波整流电路的故障分析。分页：123456

三相可控整流电路课程设计

二．三相晶闸管全控整流电路原理说明 2．1主电路原理说明晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。编号如图示，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6 。带电阻负载时的工作情况晶闸管触发角α=0o时的情况：此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图所示。 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。将波形中的一个周期等分为6段，每段为60度，如图2-18所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示。由该表可见，6个晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。时段 1 2 3 4 5 6 共阴极组中导通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共阳极组中导通的晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 整流输出电压ud ua-ub=uab ua-uc=uac ub- uc=ubc ub- ua=uba uc- ua=uca uc-ub=ucb

整流电路计算

桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。桥式整流电路计算主要参数：单相全波整流电路图利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见，正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。全波整流的特点：输出电压V O高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。主要参数：

桥式整流电路电感滤波原理电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点，把电感器与负载串联起来，以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看，当电源提供的电流增大（由电源电压增加引起）时,电感器L把能量存储起来；而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流平滑，电感L有平波作用桥式整流电路电感滤波优点：整流二极管的导电角大，峰值电流小，输出特性较平坦。桥式整流电路电感滤波缺点：存在铁心，笨重、体积大，易引起电磁干扰, 只适应于低电压、大电流的场合。

例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示，已知V1是220V交流电源，频率为50Hz，直流电压V L=30V，负载电流I L=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值，选择整流二极管及滤波电容。

桥式整流电路电容滤波电路图10.5分别是单相桥式整流电路图和整流滤波电路的部分波形。这里假设‘ 、 t<0时，电容器C已经充电到交流电压V2的最大值（如波形图所示）。结论1：电容的储能作用，使得输出波形比较平滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。

三相半波整流电路论文设计

电力电子技术课程设计题目：三相半波整流电路的设计作者：伟龙学号：指导教师：宁专业班级：13级电气工程及其自动化本科2班工业学院 2015年12月21日

目录一、目录 (1) 二、引言 1.1 什么是电力电子技术 (2) 1.2 整流电路的应用领域及分类 (2) 三、设计目的及意义 (3) 四、设计的要求和容 4.1 三相半波整流电路电阻负载原理组成 (3) 4.2 三相半波整流电路电阻负载原理图 (4) 4.3 三相半波整流电路原理波形分析 (4) 4.4 三相半波整流电路的保护电路 (6) 五、三相半波整流电路数量计算 5.1 输出值的计算 (7) 5.2 晶闸管电流有效值 (8) 5.3 晶闸管额定电流 (8) 六、Matlab软件电脑仿真原理图 6.1 电阻负载Matlab原理图仿真 (8) 6.2 阻感负载Matlab原理图仿真 (9) 6.3 电阻负载Matlab波形图仿真 (9) 七、心得体会 (11) 八、参考文献 (12) 九、致 (12)

二、引言 2.1 什么是电力电子技术电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的不同，组成了各种用途的整机，称为电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统量应用。 2.2 整流电路的应用领域及分类工业中广泛使用的整流电路的目的是把国家电网中的交流电能转换为直流电能。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时，应采用三相整流电路。由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好实验和课程设计，又因为整流电路应用非常广泛，在三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，双反星形可控整流电路以及十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波可控整流电路的基础上进行分析，因此本次我们要做的实践是三相半波可控整流电路。

电力电子课程设计三相可控整流电路

目录第1章概述 (2) 第2章方案确定 (3) 2.1原始数据 (3) 2.2设计任务 (3) 2.3设计要求 (3) 2.4方案分析 (3) 2.5方案选择 (4) 第3章电路设计 (5) 3.1主电路 (5) 3.2触发电路 (9) 3.3保护电路 (10) 3.4控制电路 (13) 第4章主电路元件计算及选择 (14) 4.1变压器参数计算 (14) 4.2电力电子器件电压、电流等定额计算 (15) 4.3平波电抗器电感值的计算 (16) 4.4电容滤波的电容计算 (16) 第5章设计总结与体会 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)

第1章概述目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。

十种精密全波整流电路图

十种精密全波整流电路图图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计. 图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2

图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。

图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。

图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。图3的优势在于高输入阻抗。其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。

三相桥式整流电路实验报告

实验报告实验名称三相桥式全控整流电路实验课程名称电力电子技术院系部:专业班级：学生姓名：学号:同组人:实验台号:指导教师：成绩：实验日期: 华北电力大学

实验一、三相桥式全控整流电路实验一、实验目的 1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。 2.明确对触发脉冲的要求。 3.掌握电力电子电路调试的方法。 4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。二、实验类型本实验为验证型实验，通过对整流电路的输出波形分析，验证整流电路的工作原理和输入与输出电压之间的数量关系。三、实验仪器 1．MCL－III教学实验台主控制屏。 2．MCL—33组件及MCL35组件。 3．二踪示波器 4．万用表 5．电阻（灯箱）四、实验原理实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路，三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。五、实验内容和要求 1．按图接好主回路。 2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，将MCL-33 面板上的Ublf接地。打开MCL-32的钥匙开关，检查晶闸管的脉冲是否正常。（1）用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。（3）用万用表记录α=0O、30O、60O、90O、120O时对应的Uct（Ug）的值。在做下 3．三相桥式全控整流电路（1）电路带电阻负载（灯箱）的情况下：调节Uct（Ug），使α在30o~90o范围内，用示波器观察记录α=30O、60O、90O时，整流电压u d=f（t），晶闸管两端电压u VT=f（t）的波形，并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

三相半波可控整流电路

1. 电阻负载 (1) 工作原理三相半波可控整流电路如图1 a) 所示。为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流人电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波不可控整流电路，以下首先分析其工作情况。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压，波形如图1 d) 所示。在一个周期中，器件工作情况如下：在ωt1～ωt2期间，α相电压最高，VD1导通，u d= u a；在ωt2～ωt3期间，b 相电压最高， VD2导通，u d= u b；在ωt3～ωt4期间，c 相电压最高，VD3导通，u d= u c。此后，在下一周期相当于ωt1的位置即ωt4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中VD1、VD2、VD3轮流导通，每管各导通120o。u d波形为三个相电压在正半周期的包络线。在相电压的交点ωt1、ωt2、ωt3处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。对三相半波可控整流电路而言，自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α=0o，要改变触发角只能是在此基础上增大，即沿时间坐标轴向右移。若在自然换相点处触发相应的晶闸管导通，则电

路的工作情况与以上分析的二极管整流工作情况一样。由单相可控整流电路可知，各种单相可控整流电路的自然换相点是变压器二次电压u2的过零点。当α= 0o时，变压器二次侧 a 相绕组和晶闸管VT1的电流波形如图1 e) 所示，另两相电流波形形状相同，相位依次滞后120o，可见变压器二次绕组电流有直流分量。图1 f) 是VT1两端的电压波形，由3段组成：第1段, VT1导通期间，为一管压降，可近似为u VT1=0；第2段，在VT1关断后,，VT2导通期间，u VT1= u a－u b = u ab ,为一段线电压；第3段，在VT3导通期间，u VT1= u a－u c = u ac 为另一段线电压。即晶闸管电压由一段管压降和两段线电压组成。由图可见， α= 0o时，晶闸管承受的两段线电压均为负值，随着α增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。其他两管上的电压波形形状相同，相位依次差120o。增大α值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应地发生变化。图2 是α=30o时的波形。从输出电压、电流的波形可看出，这时负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120o。如果α >30o，例如α =60o时，整流电压的波形如图3 所示，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断。此时下一相晶闸管虽承受正电压，但它的触发脉冲还未到，不会导通，因此输出电压电流均为零，直到触发脉冲出现为止。这种情况下，负载电流断续，各晶闸管导通角为90o，小于120o 若α角继续增大，整流电压将越来越小，α＝150o时，整流输出电压为零。故电阻负载时α角的移相范围为150o。 (2) 负载电压整流电压平均值的计算分两种情况： 1) α≤30o时，负载电流连续，有当α= 0 时，U d最大，为U d= U d0＝1.17U2. 2) α >30o时,负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有

开关电源整流桥的基础知识整理

开关电源整流桥的基础知识整理 50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1，再通过输入滤波电容得到直流高压U1。在理想情况下，整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°～180°)，但由于滤波电容器C的作用，仅在接近交流峰值电压处的很短时间内，才有输入电流流经过整流桥对C 充电。50Hz交流电的半周期为10ms，整流桥的导通时间tC≈3ms，其导通角仅为54°(导通范围是36°～90°)。因此，整流桥实际通过的是窄脉冲电流。桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示，整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。最后总结几点： (1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30%。(2)整流二极管的一次导通过程，可视为一个“选通脉冲”，其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。 (3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声，有时用两只普通硅整流管(例如1N4007) 与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥，FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。 2)整流桥的参数选择隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥，亦可直接选用成品整流桥，完成桥式整流。全波桥式整流器简称硅整流桥，它是将四只硅整流管接成桥路形式，再用塑料封装而成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点，可广泛用于开关电源的整流电路。硅整流桥有4个引出端，其中交流输入端、直流输出端各两个。硅整流桥的最大整流电流平均值分0.5～40A等多种规格，最高反向工作电压有50～1000V等多种规格。小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上，大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定，并且需安装合适的散热器。整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V)，正向压降UF(V)，平均整流电流 Id(A)，正向峰值浪涌电流IFSM(A)，最大反向漏电流IR(霢)。整流桥的反向击穿电压URR应满足下式要求：

三相半波可控整流电路

《电力电子技术》课程设计说明书三相半波可控整流电路学院：电气与信息工程学院学生姓名：XXX 指导教师：XXX 职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：XXXX班学号：完成时间：2015年06月

摘要三相整流电路有三相半波整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simtlink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文主要介绍三相半波可控整流电路的主电路、触发电路和保护电路的原理及电路仿真图，输入电压为三相交流线电压380V，通过降压变压器后由晶闸管转换为直流。触发电路控制晶闸管的导通，通过调节脉冲的触发角可得到不同的输出电压。本文利用Simulink对三相半波整流电路进行建模，对不同控制角、故障情况下进行了仿真分析，在触发角的调节范围为97°～150°时输出电压为0～100V。既进一步加深了三相半波整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。关键词：三相半波整流电路；晶闸管；MATLAB仿真

目录 1 设计目的及要求 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.2.1 设计课题 (1) 1.2.2 设计内容 (1) 2 主电路设计 (2) 2.1 主电路原理分析 (2) 2.2 触发角分析 (3) 2.3 主要元器件选择 (3) 2.3.1 晶闸管参数计算与选择 (3) 2.3.2 触发电路芯片选择 (3) 3 触发电路的设计 (5) 4 保护电路的设计 (6) 4.1 过压保护 (6) 4.1.1 过压的原因 (6) 4.1.2 过压保护的措施 (6) 4.2 过流保护 (6) 4.2.1 过流的原因 (6) 4.2.2 过流保护的措施 (7) 4.3 保护电路选择 (7) 5 MATLAB仿真 (8) 5.1 仿真软件MATLAB介绍 (8) 5.1.1 MATLAB简介 (8) 5.1.2 Simulink简介 (8) 5.1.3 Simulink启动与退出 (9) 5.2 MATLAB仿真模型 (10) 5.3 MATLAB仿真结果及分析 (10) 心得体会 (12)

电力电子三相桥式全控整流电路课程设计讲解

三相桥式全控整流电路的设计摘要：整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。关键词：整流变压触发过电压保护电路。 1前言整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压

三相半波可控整流电路__课程设计..

《电力电子技术课程》课程设计说明书课程名称：三相半波可控整流电路设计学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：黄亚娟学号： 10401240302 指导教师：曹志平时间: 2013年6月9日

摘要整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。关键词：整流，变压，触发，晶闸管，额定。

目录摘要 (2) 目录 (3) 引言 (4) 一、三相半波整流电路原理分析 (4) 1.1.1 纯电阻性半波整流电路原理组成 (4) 1.2.1主电路设计 (4) 1.3.1 电路原理波形分析 (5) 二、三相半波整流电路数量分析 (7) 2.1.1 输出值的计算 (7) 2.2.1晶闸管的有效值 (8) 三、器件额定参数计算 (8) 3.1.1 变压器参数 (8) 3.2.1 晶闸管参数 (8) 3.3.1 变压器容量 (8) 3.4.1 晶闸管额定电压 (8) 3.5.1 晶闸管额定电流 (8) 四、MATLAB软件介绍 (9) 五、MATLAB软件电脑仿真………………………………………………… 1 1 5.1.1 MATLAB软件运用电脑仿真电路模型 (11) 5.2.1纯阻性负载三相半波可控整流电路仿真图像 (11) 5.3.1 仿真结果和实际原理分析比较 (12) 六、心得体会 (12) 七、参考文献 (13) 八致谢 (14)

各类整流电路图及工作原理

桥式整流电路图及工作原理介绍桥式整流电路如图1所示，图（a）、（b）、（c）是桥式整流电路的三种不同画法。由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。图1 桥式整流电路图桥式整流电路的工作原理如图2所示。

在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1→ RL →D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→ RL →D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流电压。这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为什么叫硅桥,什么叫桥堆目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图Z图1（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。二极管整流电路原理与分析半波整流二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。

当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压v o=v i-v d。当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管截止，输出电压v o=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所示。二极管半波整流电路对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。电容输出的二极管半波整流电路仿真演示通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下：（1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。（2）半波整流电路的交流利用率为50%。（3）电容输出半波整流电路中，二极管承担最大反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。（3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。

单相半波可控整流电路实验

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重庆三峡学院实验报告课程名称电力电子技术实验名称单相半波可控整流电路实验实验类型验证学时 2 系别电信学院专业电气工程及自动化年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期学生姓名袁志军学号201507144228 实验教师谢辉成绩 2017 年 4 月 30 日

填写说明 1、基本内容（1）实验序号、名称（实验一：xxx）；（2）实验目的；（3）实验原理；（4）主要仪器设备器件、药品、材料；（5）实验内容；（6）实验方法及步骤（7）数据处理或分析讨论 2、要求：（1）用钢笔书写（绘图用铅笔）（2）凡需用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规范作图实验三单相半波可控整流电路实验一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。 (3)了解续流二极管的作用。二、实验所需挂件及附件型号备注序号 1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。 2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。 3 DJK03-1 晶闸管触发该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。电路 4 DJK06 给定及实验器该挂件包含“二极管”等几个模块。件 5 D42 三相可调电阻 6 双踪示波器自备 7 万用表自备三、实验线路及原理将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH 三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。四、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?

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