单相桥式全控整流电路电阻性负载.doc

设计题目: 单相桥式全控整流电路电阻性负载
设计条件:
电网:380V,50Hz;
晶闸管单相桥式全控整流电路;
负载阻值:15Ω;负载工作电压:50V~150V可调。
设计任务:
电源变压器设计,计算变压器容量、变比、2次侧电压有效值;
晶闸管选择,计算晶闸管额定电压、额定电流;
主电路图设计。


单相桥式全控整流电路如图1(a)所示。电路由四个晶闸管和负载电阻Rd组成。晶闸管V1和V4组成一对桥臂,V2和V3组成另一对桥臂。
图 1 单相全控桥式整流电路电阻性负载及其波形
(a)电路; (b) 电源电压; (c) 触发脉冲; (d) 输出电压;
(e) 晶闸管上的电压; (f) 变压器副边电流
2. 晶闸管的工作原理
通过理论分析和实验验证表明:
1) 只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通,两者不可缺一。
2) 晶闸管一旦导通***极将失去控制作用,门极电压对管子随后的导通或关断均不起作用,故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压,只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可,脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。这个脉冲常称之为触发脉冲。
3) 要使已导通的晶闸管关断,必须使阳极电流降低到某一数值之下(约几十毫安)。这可以通过增大负载电阻,降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电压来实现。这个能保持晶闸管导通的最小电流称为维持电流,是晶闸管的一个重要参数。
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晶闸管V1和V4组成一对桥臂,V2和V3组成另一对桥臂。当变压器二次电压U2为正半周时(a端为正,b端为负),相当于控制角a的瞬间给V1和V4以触发脉冲,V1和V4即导通,这时电流从电源a端经V1 V4流回到电源b端。这期间V2和V3均承受反压而截止。当电源电压过零时,电流也降到零,V1和V4即关断。
在电源电压的负半周期,仍在控制角为a处触发晶闸管V2和V3,则V2和V3导通。电流从电源b端经V3 V2流回电源a端。到一周期结束时电压过零,电流亦降至零,V2和V3关断。在电源电压的负半周期,V1和V4均承受反向电压而截止。很显然上述两组触发脉冲在相位上相差180°。以后又是V1和V4导通,如此循环工作下去。

( 1 )输出电压平均值和输出电流平均值
(1)
(2)
(2)晶闸管的移相范围
当=150V时,不计控制角余量,即按=0º计算
由=
取(3)
此时,把(3)式及代入(1)式可得,,即,然后取。
又把(3)式及代入(1)式可得,,即,然后可取。
所以控制角的移相范围是()。
(3)晶闸管的电流平均值和有效值为:

输出电流有效值I和变压器二次电流有效值


可求得,当时,有最大值,且为
晶闸管所承受的最大正向电压和最大反向电压为 ,
故晶闸管的额定电压为

又因为要考虑晶闸管的额定电流为

(1)变压器的参数:
变压器的