220V／100A单相全波可控整流电路

辽宁工业大学

电力电子技术课程设计（论文）题目：220V／100A单相全波可控整流电路

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指导教师：（签字）

起止时间：2013.12.16-2013.12.27

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程Array

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

本设计采用单相全波可控整流，从而实现为1台额定电压220V、功率为20kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速。将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这正变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。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。

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。整流电路的种类有很多，有单相半波整流电路、单相全波整流电路、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。本设计采用单相全波可控整流，以便于低压输出。

关键词：整流电路；变压器；晶闸管；触发电路。

目录

第1章绪论 (1)

1.1单相全波整流电路的发展 (1)

1.2本文研究内容 (2)

1.3方案论证 (3)

1.3.1 单相桥式全控整流电路 (3)

1.3.2 单相全波可控整流电路 (4)

第2章单相全波可控整流电路设计 (5)

2.1单相全波可控整流电路总体设计框图 (5)

2.2具体电路设计 (6)

2.2.1 单相全波可控整流电路设计 (6)

2.2.2 由KJ004构成的控制电路设计 (7)

2.2.3 保护电路的设计 (9)

2.3总电路原理图 (10)

2.4元器件型号选择 (11)

第3章课程设计总结 (12)

参考文献 (13)

第1章绪论

1.1单相全波整流电路的发展

顾名思义，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。电子技术包括信息电子技术隔阂电力电子技术两大分支。具体的说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。目前所用的电力电子器件均由半导体制成，故也称电子半导体器件。电力电子技术所变换的“电力”，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。

结合设计概括发展技术电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。它是建立在电子学、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。电力电子技术的内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中大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中大量应用。

整流电路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。它的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀，电解电源，同步发电机励磁，通信系统电源等。它不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输，电力系统，通信系统，计算机系统，新能源系统等，在照明，空调等家用电器及其他领域也有着广泛应用。

1.2本文研究内容

将220V单相全波可控整流电路为1台额定电压为220V，功率为20KW的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速。设计任务包括以下几点：方案的经济技术论证

主电路设计

通过计算选择整流器件的具体型号

触发电路设计或选择

绘制相关电路图

技术参数：

交流电源：单相220V

整流输出电压在0～220V连续可调

整流输出电流最大值100A

直流电动机负载

根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右

1.3方案论证

1.3.1单相桥式全控整流电路

此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。

图1.3.1 单相桥式整流电路

1.3.2单相全波可控整流电路

单相全波可控整流电路又称单相双半波可控整流电路。此电路变压器是带中心抽头的，在U2正半周T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。U2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。单相全波可控整流电路的Ud波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。当接其他负载时，也有相同的结论。因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的，适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时）。

图1.3.2 单相全波可控整流电路

在比较两者的电路结构的优缺点以后决定选用单相全波可控整流电路作为主电路。