单相桥式全控整流电路纯电阻课程设计

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1、 第 1 页 共 8 页 1 1 引言引言 电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术， 有时也称 为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的 工业电能。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。随着 科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大 小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以 方便地得到大中、 小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到 了广泛应用。 要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产 生直流电。这个方法中，整流是最基础的一

2、步。整流，即利用具有单向导电特性 的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。整流 电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能 变为直流电能供给直流用电设备。 典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整 流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。单 相可控整流电路的交流侧接单相电源。 这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可 控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。 2 2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 2.1 2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载

3、的工作情况分析单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析 单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图 2-1： 图 2.1 单相桥式全控整流电路原理图 第 2 页 共 8 页 在单相桥式全控整流电路，闸管 VT1 和 VT4 组成一对桥臂，VT2 和 VT3 组成 另一对桥臂。 在 u2 正半周 （即 a 点电位高于 b 点电位） ， 若 4 个晶闸管均不导通， id=0,ud=0,VT1、VT4 串联承受电压 u2。在触发角 a 处给 VT1 和 VT4 加触发脉冲， VT1 和 VT4 即导通，电流从电源 a 端经 VT1、R、VT4 流回电源 b 端。当 u2 过零 时，流经晶闸管的电流也

4、降到零，VT1 和 VT4 关断。在 u2 负半周，仍在触发角 a 处触发 VT2 和 VT3，VT2 和 VT3 导通，电流从电源 b 端流出，经 VT3、R、VT2 流 回电源 a 端。到 u2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。 在 u2 负半周，仍在触发延迟角 a 处触发 VT2 和 VT3（VT2 和 VT3 的 a=0 处为 t=） ，VT2 和 VT3 导通，电流从电源 b 端流出，经 VT3,R,VT2 流回电源 a 端。 到 u2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。晶闸管承受的最大正向电压和 反向电压分别为22U2 和2U2。由于在交流电源的正负半

5、周都有整流输出电 流流过负载，故该电路为全波整流。 整流电压平均值为： 2 cos1 9.0 2 cos122 )(dsin2 1 2 2 2 U U ttUU d 向负载输出的直流平均电流为： 2 cos1 9.0 2 cos122 22 R U R U R U I d d 晶闸管 VT1、VT4 和 VT2、VT3 轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输 出直流电流平均值的一半，即 2 cos1 45.0 2 1 2 R U II ddT u ( i ) t t t 0 0 0 i 2 u d i d b c) d d d u V 1,4 图2.2单相桥式全控整流电路波形 第 3 页 共

6、8 页 为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热等问题，为此 需计算电流有效值。流过晶闸管的电流有效值： 2sin 2 1 2 )(d)sin 2 ( 2 1 2 2 2 R U tt R U IT 变压器二次电流有效值I2与输出直流电流有效值 I 相等，为： 2sin 2 1 )()sin 2 ( 1 2 2 2 2 R U tdt R U II 由上两式可见 IIT 2 1 不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2 2.1.1 工作原理 第 1 阶段 0t1 这阶段 U2 在正半周期 a 点电位高于 b 点电位,晶闸管 VT1 和 VT2 方向串联后于 U2, 连接 VT1 承受正向电压为 U2/2, VT2 承受 U2/2 的反向 电压,同样VT3和VT4反向串联后与U2连接,VT3承受U2/2的正向电压,VT4承受