【文章內(nèi)容簡介】 為正弦半波，即半周期ud 為正弦，另外半周期為 ud 為零，其平均值保持穩(wěn)定，相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時的波形，即為失控。所以必須加續(xù)流二極管，以免發(fā)生失控現(xiàn)象。 方案二 ：單相橋式全控整流電路 電路簡圖如下： 圖 此電路對每個導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，無須用續(xù)流二極管，也不會失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正 負(fù)兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。 方案三 ：單相半波可控整流電路： 2 電路簡圖如下： 圖 此電路只需要一個可控器件，電路比較簡單， VT 的 a 移相范圍為 180?。但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器鐵心不飽和，需增大鐵心截面積，增大了設(shè)備的容量。實際上很少應(yīng)用此種電路。 方案四 ：單相全波可控整流電路： 電路簡圖 如下： 圖 此電路變壓器是帶中心抽頭的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只要用 2 個可控器件，單相全波只用 2 個晶閘管，比單相全控橋少 2 個，因此少了一個管壓降，相應(yīng)地，門極驅(qū)動電路也少 2 個，但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的 2 倍。不存在直流磁化的問題，適用于輸出低壓的場合作 電流脈沖大（電阻性負(fù)載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量 ,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu) 點。 綜上可知 單相相控整流電路可分為單相半波、單相全波和單相橋式相控流電路，它們所連接的負(fù)載性質(zhì)不同就會有不同的特點。下面分析各種單相相控整流電路在帶電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和反電動勢負(fù)載時的工作情況。 單相半控整流電路的優(yōu)點是：線路簡單、調(diào)整方便。弱點是：輸出電壓脈動沖大，負(fù)載電流脈沖大（電阻性負(fù)載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量 ,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點 。 單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路 2 倍，在相同的負(fù)載下流過晶閘管的平均電流減小一半；且功率因數(shù)提高了一半。 根據(jù)以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負(fù)載為阻感性負(fù)載）。 3 第二章 系統(tǒng)主體電路的設(shè)計 系統(tǒng)原理方框圖如 所示： 圖 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，在此設(shè)計中采用單相橋式全控整流電路接阻感性負(fù)載。 主電路原理圖及其工作波形如下所示： 圖 4 圖 電路如圖 所示。為便于討論，假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)。 (1) 工作原理 在電源電壓 2u 正半周期 間， VT VT2 承受正向電壓 ， 若在 ???t 時 觸發(fā) ，VT VT2 導(dǎo)通，電流經(jīng) VT負(fù)載、 VT2和 T二次側(cè)形成回路，但由于大電感的存在， 2u 過零變負(fù)時，電感上的感應(yīng)電動勢使 VT VT2 繼續(xù)導(dǎo)通， 直到 VTVT4 被觸發(fā)導(dǎo)通時， VT VT2 承受反相電壓而截止。輸出電壓的波形出現(xiàn)了負(fù)值部分。 在電源電壓 2u 負(fù)半周期間，晶閘管 VT VT4 承受正向電壓，在 ??? ??t 時觸發(fā)， VT VT4 導(dǎo)通， VT VT2 受反相電壓截止，負(fù)載電流從 VT VT2中換流至 VT VT4中在 ?? 2?t 時，電壓 2u 過零， VT VT4 因電感中的感應(yīng)電動勢一 5 直導(dǎo)通，直到下 個周期 VT VT2 導(dǎo)通時， VT VT4 因加反向電壓才截止。值得注意的是，只有當(dāng) 2??? 時，負(fù)載電流 di 才連續(xù)，當(dāng) 2??? 時，負(fù)載電流不連續(xù)，而且輸出電壓的平均值均接近零，因此這種電路控制角的移相范圍是 20 ?? 原理圖的分析 圖 該電路主要由四部分構(gòu)成，分別為電源，過電保護(hù)電路，整流電路和觸發(fā)電路構(gòu)成。輸入的信號經(jīng)變壓器變壓后通過過電 保護(hù)電路，保證電路出現(xiàn)過載或短路故障時，不至于傷害到晶閘管和負(fù)載。在電路中還加了防雷擊的保護(hù)電路。然后將經(jīng)變壓和保護(hù)后的信號輸入整流電路中。整流電路中的晶閘管在觸發(fā)信號的作用下動作，以發(fā)揮整流電路的整流作用。 在電路中 ,過電保護(hù)部分我們分別選擇的快速熔斷器做過流保護(hù) ,而過壓保護(hù)則采用 RC 電路。這部分的選擇主要考慮到電路的簡單性，所以才這樣的保護(hù)電路部分。整流部分電路則是根據(jù)題目的要求，選擇的我們學(xué)過的單相橋式整流電路。該電路的結(jié)構(gòu)和工作原理是利用晶閘管的開關(guān)特性實現(xiàn)將交流變?yōu)橹绷鞯墓? 6 能。觸發(fā)電路是由設(shè)計題目 而定的，題目要求了用單結(jié)晶體管直接觸發(fā)電路。單結(jié)晶體管直接觸發(fā)電路的移相范圍變化較大，而且由于是直接觸發(fā)電路它的結(jié)構(gòu)比較簡單。一方面是方便我們對設(shè)計電路中變壓器型號的選擇。 1）整流輸出電壓的平均值可按下式計算 dU = ? ?ttd ??? ??? s inU21 2? ? = ?? cos22 2U = ? 2U （ 21） 當(dāng) α=0 時， dU 取得最大值 100V 即 dU = 2U =100V 從而得出 2U =111V，α=90 o時， dU =0。 α 角的移相范圍為 90o。 2） 整流輸出電壓的有效值為 ? ? ? ?? ?? ??? ??? tdtU 22 s i nU21 = 2U =111V （ 22） 3） 整流電流的平均值和有效值分別為 ?c 2dddd RURU ?? （ 23） dd RURUI 2?? （ 24） 4)在一個周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通 180176。，兩組輪流導(dǎo)通，變壓器二次電流是正、負(fù)對稱的方波，電流的平均值 dI 和有效值 I 相等，其波形系數(shù)為 1。 流過每個晶閘管的電流平均值和有效值分別為： dddTdT IIII 2122 ??? ???? （ 25） dddTT III 2122I ??? ???? （ 26） 5)晶閘管在導(dǎo)通時管壓降 Tu =0,故其波形為與橫軸重合的直線段； VT1 和 VT2加正向電壓但觸發(fā)脈沖沒到時， VT VT4 已導(dǎo)通，把整個電壓 2u 加到 VT1 7 或 VT2 上，則每個元件承受的最大可能的正向電壓等于 22U 。VT1 和 VT2反向截止時漏電流為零，只要另一組晶閘管導(dǎo)通，也就把整 個電壓 2u 加到VT1 或 VT2 上，故兩個晶閘管承受的最大反向電壓也為 22U 。 由于單相橋式全控整流帶電感性負(fù)載主電路主要元件是晶閘管，所以選取元件時主要考慮晶閘管的參數(shù)及其選取原則。 1).晶閘管的主要參數(shù)如下： ①額定電壓 UTn 通常取 UDRM和 URRM中較小的，再取靠近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級作為晶閘管型的額 定電壓。在選用管子時，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的 2～ 3倍，以保證電路的工作安全。 晶閘管的額定電壓 ? ?R R MD R MTn UUU ,m in? UTn ≥（ 2～ 3） UTM （ 27） UTM ：工作電路中加在管子上的最大瞬時電壓 ②額定電流 IT(AV) IT(AV) 又稱為額定通態(tài)平均電流。其定義是在室溫 40176。和規(guī)定的冷卻條件下，元件在電阻性負(fù)載流過正弦半波、導(dǎo)通角不小于 170176。的電路中，結(jié)溫 不超過額定結(jié)溫時，所允許的最大通態(tài)平均電流值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取相近的電流等級即為晶閘管的額定電流。要注意的是若晶閘管的導(dǎo)通時間遠(yuǎn)小于正弦波的半個周期，即使正向電流值沒超過額定值，但峰值電流將非常大，可能會超過管子所能提供的極限，使管子由