单相半控桥式整流电路设计.pdf

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1、武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书摘要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。整流的基础是整流电路。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。整流电路的应用十分广泛。广泛的应用于直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源灯。本设计研究了单相半控桥式整流电路,对整流电路的原理及特点进行了分析,对整流元件进行了参数计算并选择出了合适的器件。本设计选择KJ004集成触发器做为晶闸管

2、的触发电路,详细的介绍了KJ004的工作原理。本设计还设计了合理的保护电路。最后利用simulink搭建仿真模型。关键词:半控整流,驱动电路,保护电路,simulink仿真武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书单相半控桥式整流电路设计1 主电路的设计1.1 设计目的(1)、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识,在课程设计实践中全综合的加以运用,使这些知识得到巩固、提高,并使理论知识与实践技能密切结合起来。(2)、初步树立起正确的设计思想,掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能,培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力,训练设计构思和创新能力。(3)、培养具有查阅参考文献和技术资料的能

3、力,能熟悉或较熟悉地应用相关手册、图表、国家标准,为今后成为一名合格的电气工程技术人员进行必须的基本技能和基本素质训练。1.2 整流电路的选择整流电路是电力电子电路中出现最早的一种,整流电路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。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。可以从各种角度对整流电路进行分类。按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按电路

4、结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向,分为单拍电路和双拍电路。单相桥式整流电路可分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路,它们有不同的工作特点。下面分析两种单相桥式整流电路的优缺点。1.2.1 单相全控桥式整流电路单相桥式全控整流电路带阻感负载电路图如图1 所示:文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:

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11、4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书图 1 单相全控桥式整流电路优点: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。缺点:每次都要同时触发两只晶闸管,线路较为复杂,器件损耗比较大。1.2.2 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路带阻感负载电路图如图2 所示:图 2 单相桥式半控整流电路优点:线路简单、调整方便,器件损耗比单相全控桥式整流电路小。弱点:输出电压脉动冲大

12、,负载电流脉冲大(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。在本设计中,需要设计的是单纯的整流电路,没有要求逆变等功能,为了简化电路,减少开关器件损耗,我选择用单相桥式半控整流电路。文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9

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19、V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书1.3 主电路原理说明单相桥式半控整流电路带反电势电阻负载电路图如3 所示:图 3 不带续流二极管的单相桥式半控整流电路原理分析:如图 3,每一个导电回路由 1 个晶闸管和 1 个二极管构成。电路带反电动势负载工作,|u2|E时,才有晶闸管承受正电压,有导通的可能。晶闸管导通之后,ud=u2,直至|u2|=E,id即降至 0 使得晶闸管关断,此后ud=E。与电阻负载时相比,晶闸管提前了电角度停止导电,称为停止导电角。当30)处给晶闸管 VT1加触发脉冲,VT1导通后,电流从 u2 正端 VT1 REV

20、D4 u2 负端向负载供电。当u2 减小到 E,晶闸管截止导通。在 u2 负半周 t+时刻触发 VT3使其导通,则向VT1加反压使之关断,u2经 VT3 REVD2 u2 端向负载供电。|u2|+0.7V 时,V6导通。设 uC5、Ub为定值,改变 UC,则改变了 V6导通的时刻,从而调节脉冲的相位。V7等组成了脉冲形成环节。V7经电阻 R25获得基极电流而导通,电容C2由电源+15V经电阻 R7、VD5、V7基射结充电。当 V6 由截止转为导通时,C2所充电压通过 V6 成为 V7基极反向偏压,使V7截止。此后 C2经(+15VR25 V6地)放电并反向充电,当其充电电压 uc2+1.4V

21、时,V7又恢复导通。这样,在V7集电极就得到固定宽度的移相脉冲,其宽度由充电时间常数R25和 C2决定。V8、V12为脉冲分选环节。在同步电压一周期内,V7集电极输出两个相位差为180的脉冲。脉冲分选通过同步电压的正负半周进行。如在us 正半周 V1导通,V8截止,V12导通,V12把来自 V7的正脉冲箝位在零电位。同时,V7正脉冲又通过二极管VD7,经 V9V11放大后输出脉冲。在同步电压负半周,情况刚好相反,V8导通,V12截止,V7正脉冲经 V13V15放大后输出负相脉冲。2.4.1 KJ004管脚图及其说明 KJ004管脚图如图 7 所示:文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R

22、4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8

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29、 7 8 9 11、12 13、14 16 2.4.2 触发电路接线图KJ004接线图如图 8 所示:图 8 KJ004 接线图文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2

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32、D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档

33、编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3

34、L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9

35、V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书K

36、J004各管脚波形图如图9 所示:图 9 KJ004 管脚输出波形原理说明:同步变压器加到主电路输入电压上,即形成了同步电压。同步变压器的变比为K=100/15=6.7。同步电压加上后,在芯片的4 脚就形成了与参考信号相同步的锯齿波,锯齿波电压、移相电压Uy和偏移电压 Up在综合脚使能。在锯齿波固定时,如果移相电压Uy至零,那么改变偏移电压Up就是在改变所发脉冲的起始位置,也就是在我们在外的控制移相电压 Uy为 0 时的初始 角。将偏移电压 Up固定后,我们就可以根据需要调节移相电压 Uy进而输出我们所需要的 角了。本设计要求移向范围为30150o,所以调节Up=-2.5V,Uy的移向电压为

37、0V10V。触发脉冲的脉宽也是可以调节的,他是通过11 脚和 12 脚之间的电容和 12 脚与 16 脚之间的电阻的改变实现的。经过锯齿波电压、移相电压Uy和偏移电压 Up在综合脚(9 脚)的电压综合比较之后,KJ004就会在 13 脚输出脉冲,而这个脉冲是正反两路驱动信号的合成脉冲,我们是不能用的,芯片内部有脉冲选择电路,经过此电路进行脉冲选择后就可输出正反两路脉冲由1、15 脚输出进而控制晶闸管。文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9

38、V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9

39、Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2

40、D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY1

41、0H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1

42、D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档

43、编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3

44、L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书2.4 触发时间的计算本课程设计为桥式半控整流电路,移向范围在30150,控制移向移向角在这个范围内变化。通过控制触发时间控制触发角,从而控制输出电压。已知输入电压频率50Hz,即周期为 0.02。若要求触发角为30,则触发时间为10.0230t0.0017s2 180210.010.0117tts若要求触发角为 60,则触

45、发时时间为10.02600.00332 180ts210.010.0133tts若要求触发角为 90,则触发时间为10.02900.0052 180ts210.010.015tts文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4

46、文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:C

47、B3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6

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49、T9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4

50、I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 ZY10H10O1D5L4文档编码:CB3L9Y6Z9V5 HT9Q1R4I2D8 Z

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