单相桥式可控整流电路方案.pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用1/12 电力电子技术课程设计报告单相桥式可控整流电路的设计姓名学号年级专业系院）指导教师个人资料整理仅限学习使用2/12 单相桥式可控整流电路设计一.引言整流电路 Rectifier）尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用得最为广泛的电路，不仅应用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。因此对单相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义，不仅是电力电子电路理论学习的重要一环，而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。随着电力电子技术的不断发展,可控整流电路在直流电动

2、机控制、可变直流电源、高压直流输电、电化学加工处理方面得到广泛的应用。本课题基于Matlab 语言,建立了单相桥式可控整流电路、三相桥式可控整流电路以及大功率双反星型整流电路的动态仿真模型,给出了仿真实例,验证了模型的正确性,并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等一系列优点,从而为电力电子电路的教案及设计提供了一个有效的辅助工具。二设计任务1）了解单相桥式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情况。2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。3）熟悉单相桥式整流电路和触发电路的基本原理，能够运用所学的理

3、论知识分析电路原理及其应用。三设计方案及论证可控整流电路的一般结构系统框图如下：文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档

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9、D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G

10、8D10个人资料整理仅限学习使用3/12 1-电源工频电网）；2-整流主电路；3-滤波电路；4-负载；5-控制电路及保护电路整流主电路的选择整流主电路的选择，应根据用户的要求、用户所提供的电源以及装置容量来决定。一般情况下，装置容量在5KW 以下，多采用单相整流电路，对于有逆变桥要求的宜采用单相全控无续流的整流电路；而大于KW，额定直流电压又较高时，多采用三相整流电路，对于有可逆变要求的，宜采用全控桥，而要求纹波系统小，提供电压低、大电流宜采用带平衡电抗器六相双反星形晶闸管整流电路，总之，选择整流主电路的主要原则有：（）整流器开关器件的电流容量和电压容量必须得到充分利用；（）整流器直流输出电压

11、波纹系统越小越好，以减小整流直流电压的脉动分量，从而完全省去或减小平波电抗；（）应减少整流器的交流侧的谐波分量，从而减小整流设备给电网带来的谐波污染，以保证整流器有较高的功率因数和减小对电网和弱电系统的干扰；（）应充分利用整流变压器的容量，使变压器的等值容量S尽可能接近于直流容量P，避免产生磁通直流分量。主电路电路图如下文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G1

12、0J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G

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19、D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G

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26、载总是加上正向电压，而负载电流总是单方向流动，因此桥式半控整流电路只能工作在第一象限，因为wlR，所以不论控制角 为何值，负载电流 id 的变化很小。图 1 单相桥式半控整流电路原理在 u2 正半周，触发脚 处给晶闸管 VT1施加触发脉冲，u2 经 VT1和 VD4向负载供电。u2过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和 VD2续流。此阶段若忽略器件的通态压降则负载压降ud 不会出现负的情况。在u2 负半周触发角 时刻，VT2与 VD3触发导通，同时向VT1施加反向电压并使之关断，u2 经 VT2和 VD3向负载供电。u2过零变正时，VD4导通，VD3关断。VT1和 V

27、D4续流，负载压降 ud 又变为零。根据上述分析，可求出输出负载电压平均值为：1）角的移相范围为180。输出电流的平均值为:2）流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：3）流过晶闸管的电流有效值：文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A

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33、J9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2

34、HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10个人资料整理仅限学习使用6/12 4）单相桥式半控整流电路的仿真模型如图2 所示。图 2 单相桥式半控整流电路的仿真模型1）带纯电阻性负载情况相应的参数设置：交流电压源参数U=100V，f=50Hz；晶闸管参数rn=0.001，Lon=0H，Vf=0.8V，Rs=10，Cs=250e-6F；负载参数 R=10，L=0H，C=inf；脉冲发生器触发信号 1、2 的振幅为 5V，周期为 0.02s即频率为 50Hz），脉冲宽度为 2。设置触发信号 1 的初相位为

35、0s即 0?），触发信号 2 的初相位为 0.01s即 180?），此时的仿真结果如图3a）所示；设置触发信号1 的初相位为 0.0025s即 45?），触发信号 2的初相位为 0.0125s即 225?），此时的仿真结果如图3b）所示。文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G

36、10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2

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38、2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:C

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40、CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码

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42、码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10个人资料整理仅限学习使用7/12 a）b）图 3 带纯电阻性负载单相桥式半控整流电路的仿真模型：a）控制角为 0?；b）控制角为 45?、图 4b）所示。a）b）图 4 带电阻电感性负载单相桥式半控整流电路的仿真模型：a）控制角为 0?；b）控制角为45?3）单相桥式全控整流电路单相可控整流电路中应用最多的是单相桥式全控整流电路承受电压 u2，若在触发角 处给晶闸管 VT1和 VT4施加触发脉冲使其开通，电流从电源a 端经 VT1

43、、R、VT4流回电源 b 端，ud=u2。在 u2过零时关断。假设电路已工作于稳态，id 的平均值不变。负载中有电感时电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流 id 连续且近似为一水平直线，u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和 VT4中仍流过电流 id，并不关断。VT2和 VT3组成另一对桥臂，在u2 正半周承受电压-u2，至 t=+时刻，给 VT2 和 VT3施加触发脉冲，因为VT2 和 VT3本已经承受正向电压，故两管导通。在u2 过零时关断。VT2 和 VT3导通后，分别给 VT4 和 VT1施加反向电压使其关断。流过VT1和 VD4的电流迅速转移到 V

44、T2 和 VT3上，此过程称为换相，亦称换流。在下一周期重复相同过程，如此循环。若 4 个晶闸管均不导通，则负载电流id 为零，负载电压 ud 也为零。根据上述分析，可求出输出负载电压平均值为：5）晶闸管移相范围为90。晶闸管承受的最大正反向电压均为。文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档

45、编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文

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48、0文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D

49、10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8

50、D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G8D10文档编码:CM2G10J4W1Z2 HJ9J7A7V2H4 ZZ1H10Q3G