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单相桥式全控整流电路设计.doc
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名：
学 号：
学
专
题
院：
业：
目：
自动化
单相桥式全控整流电路设计
（纯电阻负载、反电势电阻负载）
指导教师：
职称:
2011 年 1 月 10 日
课程设计任务书
10/11 学年第 一 学期
学
专
院：
业：
学 生 姓 名：
学 号
课程设计题目：
单相桥式全控整流电路设计
（纯电阻负载、反电势电阻负载）
起 迄 日 期：
1 月 10 日～ 1 月 14 日
课程设计地点：
电气工程系实验中心
指 导 教 师：
系 主 任：
下达任务书日期:
2011 年 1 月 9 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。
2）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3）培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4）提高学生课程设计报告撰写水平。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
设计内容：
1、设计一个单相全控桥式晶闸管整流电路（纯电阻负载）
设计要求：
1）电源电压：交流100V/50Hz；
2）输出功率：500W；
3）移相范围：0°～180°。
2、设计一个单相全控桥式晶闸管整流电路（反电势电阻负载）
设计要求：
1）电源电压：交流 100V/50Hz；
2）输出功率：500W；
3）移相范围：30º~150º；
4）反电势： E=70V。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计说明书、图纸、实物样品
等〕：
设计工作任务及工作量的要求：
1）根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路和触发电路；
2）用 Multisim 等软件制作主电路和控制电路原理图；
3）撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理，
完成元器件参数计算，元器件选型，说明控制电路的工作原理，用 Multisim 或 EWB 等软
件绘出主电路典型的输出波形（比较实际波形与理论波形），绘出触发信号（驱动信号）
波形，说明设计过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。
课 程 设 计 任 务 书
4．主要参考文献：
1、樊立萍，王忠庆.电力电子技术.北京:北京大学出版社,2006
2、徐以荣，冷增祥.电力电子技术基础.南京：东南大学出版社，1999
3、王兆安,黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社,2005
4、童诗白.模拟电子技术.北京:清华大学出版社, 2001
5、阎石.数字电子技术.北京:清华大学出版社, 1998
6、邱关源.电路.北京：高等教育出版社，1999
5．设计成果形式及要求：
1）撰写课程设计报告；
2）用 PROTEL 或其它软件画出主电路和触发电路原理图；
3）用 EWB 或其它软件绘出主电路典型波形，触发信号（驱动信号）波形。
6．工作计划及进度：
2011 年 1 月 10 日 ~ 1 月 11 日 收集资料，计算所需参数并选定元器件；
1 月 12 日 ~ 1 月 13 日 完成主电路、控制电路设计；绘出波形图；
1 月 14 日~ 月 日
完成课程设计报告，下午答辩。
系主任审查意见：
签字：
2011 年 1 月 9 日
单相桥式全控整流电路的设计
一、
1. 设计方案及原理
1.1 原理方框图
触发电路
驱动电路
整 流 主 电
负载
1.2 主电路的设计
电阻负载主电路主电路原理图如下：
反电势负载主电路原理图如下：
1.3 主电路原理说明
1.3.1 电阻负载主电路原理
（1）在 u2 正半波的（０～α）区间，晶闸管 VT1、VT4 承受正向
电压，但无触发脉冲，晶闸管 VT2、VT3 承受反向电压。因
此在 0～α区间，4 个晶闸管都不导通。假如 4 个晶闸管的
漏电阻相等，则 Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。
（2）在 u2 正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶
闸管 VT1、VT4 使其导通。
（3）在 u2 负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，
晶闸管 VT2、VT3 承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断
状态，晶闸管 VT1、VT4 承受反向电压也不导通。
（4）在 u2 负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时
刻，触发晶闸管 VT2、VT3 使其元件导通，负载电流沿 b→
VT3→R→VT2→α→T 的二次绕组→b 流通，电源电压沿正半
周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）
和电流，且波形相位相同。
1.3.2 反电势负载主电路原理
（1）若是感性负载，当 u2 在正半周时，在ωt＝α处给晶闸管
VT1 加触发脉冲，VT1 导通后，电流从 u2 正端→VT1→L→R
→VD4→u2 负端向负载供电。u2 过零变负时，因电感 L 的作
用使电流连续，VT1 继续导通。但 a 点电位低于 b 点，使电
流从 VD4 转移至 VD2，VD4 关断，电流不再流经变压器二次
绕组，而是经 VT1 和 VD2 续流，则 ud=0。
（2）在 u2 负半周ωt＝π+α时刻触发 VT3 使其导通，则向 VT1
加反压使之关断，u2 经 VT3→L→R→VD2→u2 端向负载供电。
u2 过零变正时，VD4 导通，VD2 关断。VT3 和 VD4 续流，ud
又为零。此后重复以上过程。
1.4 整流电路参数的计算
电阻负载的参数计算如下：
（1）整流输出电压的平均值可按下式计算
Ud=0.45U2（1+cos ）
（1-1）
当α=0 时， dU 取得最大值，即 dU = 0.9
2U ，取 2U =100V 则 Ud =90V，
α=180o 时， dU =0。α角的移相范围为 90o。
（2）负载电流平均值为
Id=Ud/R=0.45U2（1+cos ）/R
(1-2)
(3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为
I2=U2/R
1(
2
sin
)
(1-3)
(4)流过晶闸管电流有效值为
IVT= I2/ 2
（1-4）
反电势负载的参数计算如下：
当|
2u |>E 时，晶闸管可以开通。
（1）当 时，如触发脉冲宽度小于 ，则电路无法工作，如为
宽脉冲触发，则总在 处触发脉冲起作用，其最大输出平均电压
为
U
dm
E
1
2(
U
2
sin
tdEt
)
22
U
2
(cos
)
sin
（2）整流输出电压的有效值为
（1-5）
1U=
2U sin wt
2
2
d wt
（1-6）
（3）整流电流的平均值和有效值分别为
I
d
d
U
R
=0.9
U
2
R
E
cos
（1-7）
UI
R
=
1
2
d wt
2U sin wt
2
R
（1-8）
（4)在一个周期内晶闸管 VT1、VT4 和 VT2、VT3 轮流导通，流过晶闸
管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即：
I
dvT
1
2
I
d
0.45
U E
2
R
cos
（1-9）
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