三相半波可控整流电路中

中北大学信息商务学院 电子技术课程设计说明书

1 引言

整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就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。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。 整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。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（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、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。 把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载

1 引言

随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。

2工作原理

2.1 三相半波可控整流电路

整流变压器副边接成星形，有个公共零点，所以也叫三相零式电路。图中，uA，uB，uC分别表示三相对

0点的相电压 (u2p)，电源的三个相电压分别通过VSl、VS2、VS3晶闸管向负载电

开关电源可用三相半波和三相桥式不可控整流电路。整流电路中二极管额定电压和通态平均电流的选取与一般整流电路相同。小功率单相整流电路可用全桥或半桥整流模块。整流器件在满足额定电压和通态平均电流的前提下没有其它特殊的要求。电容滤波，使用大容量的电解电容一般几百、几千μF 甚至更大。因为大容量的电解电容都存在者较大的等效电感，对于高频电流成分的通过有较大的阻碍作用，所以经常有一个容量较小的其它结构的电容与电解电容并联，为电流中的高频成分提供通路，改善滤波效果。现在的一些新型开关电源的工频整流电路采用高频整流这种全新的形式。

全波整流

如果开关电源中的逆变电路为桥式、半桥式或推挽式，逆变器生成的交流电压在两个半周中都向外输出能量，所以整流电路应采用全波整流或桥式整流。全波整流需要变压器的次级绕组中设中心抽头，并且要求两半的绕组尽量对称，对于工频变压器制作起来比较麻烦，所以工频整流电路中一般不采用全波整流形式。但是工作频率达到20KHz 以上的高频变压器一般绕组匝数比较少，结构比较简单，增加中心抽头比较容易，而且全波整流与桥式整流 效果相同却减少了两个二极管，所以这种形式较常用。

倍流整流

在开关电源的高频整流电路中，还有一种倍流整流电路被采用。

设变压器次级

中北大学课程设计

说明书

单相双半波可控 整流电路的设计

学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

学生姓名： 闫强 学号： 1205044115 成绩

指导教师： 王忠庆

2015年 1 月

I

中北大学课程设计

任务书

学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 课程设计题目： 起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 学科部副主任：

闫强

计算机与控制工程学院 电气工程及其自动化

学 号： 1205044115

2014~2015 学年第 一 学期

单相双半波可控整流电路的设计 1月 4 日 ~ 1 月 16 日

德怀楼 王忠庆 刘天野

下达任务书日期: 2015 年 1 月 4 日

II

课 程 设 计 任 务 书

1．课程设计教学目的： 1）加深电力电子技术内容的理解。 2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。 2．课程设计的内容和要求（包括原始

中北大学课程设计

说明书

单相双半波可控 整流电路的设计

学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

学生姓名： 闫强 学号： 1205044115 成绩

指导教师： 王忠庆

2015年 1 月

I

中北大学课程设计

任务书

学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 课程设计题目： 起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 学科部副主任：

闫强

计算机与控制工程学院 电气工程及其自动化

学 号： 1205044115

2014~2015 学年第 一 学期

单相双半波可控整流电路的设计 1月 4 日 ~ 1 月 16 日

德怀楼 王忠庆 刘天野

下达任务书日期: 2015 年 1 月 4 日

II

课 程 设 计 任 务 书

1．课程设计教学目的： 1）加深电力电子技术内容的理解。 2）锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。 2．课程设计的内容和要求（包括原始

实验一、单相半波可控整流电路实验

王季诚（20101496）

一、实验目的

（1）掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

（2）掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作情况。

（3）了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件

三、实验线路及原理

单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感Ld在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。

图3-6 单相半波可控整流电路

四、实验内容

（1）单结晶体管触发电路的调试。

（2）单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。

（3）单相半波整流电路带电阻性负载时Ud/U2= f(α)特性的测定。 （4）单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。

五、预习要求

（1）阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的

3.3 三相可控整流电路分析3.3.1 三相半波可控整流电路

3.3.2 三相桥式可控整流电路

三相可控整流电路分析 为什么要采用三相整流？

对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载， 可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。负载容量较大时，通 常采用三相或多相电源整流电路。三相或多相电源可控整流电路是三 相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小，控制响应快，在许 多场合得到了广泛应用。 电源变压器的接线方式 三相可控整流电路电源变压器一般采用D,y或Y,d接线方式，以提 供一条3及3的倍数次谐波电流通路。对于三相半波可控整流电路而言， 次级绕组必须接成星形，以获得整流电源的中性点，故通常采用D,y 接线方式。

T a b ud c R id VT1 VT2 VT3

T

a b c ud R id

VT1 VT2 VT3

共阴极接法

共阳极接法

三相可控整流电路分析 三相对称电源： ua 2U 2 sin t 2 电源电压： ub 2U 2 sin( t ) 3 2 uc 2U 2 sin( t ) 3 uab ua ub 3 2U 2 sin( t ) 6 2

三相桥式整流电路设计

1 原理及方案

1.1原理

三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。

1.2方案设计

整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用广泛。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流测由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。

本设计要求整流电路带直流电机负载，希望获得的直流电压脉冲较小，所以用三相全波整流比较合理。三相桥式全控和三相桥式半控是常见的三相桥式可控全波整流电路。三相半控桥式整流电路适用于中等容量的整流装置或不要求可逆的电力拖动中，它采用共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流

三相桥式整流电路设计

1 原理及方案

1.1原理

三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。

1.2方案设计

整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用广泛。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流测由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。

本设计要求整流电路带直流电机负载，希望获得的直流电压脉冲较小，所以用三相全波整流比较合理。三相桥式全控和三相桥式半控是常见的三相桥式可控全波整流电路。三相半控桥式整流电路适用于中等容量的整流装置或不要求可逆的电力拖动中，它采用共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流

第19卷第4期武汉冶金科技大学学报V o l.19N o.4 1996年12月Jou rnal of W uhan Yejin U n iversity of Science and T echno logy D ec1996

三相可控硅整流电路的单片机控制

　　　　　　　　　　　　黄革新　　　黄崇明

(计算机教研室)(电控厂)

摘要　介绍用M CS251系列的8751单片机控制的三相可控硅整流电路,主要叙述其

硬件系统、软件系统的构成及工作原理。

关键词:单片机;可控硅;双窄脉冲列

中图分类号:T P273

0　引言

三相可控硅整流电路是晶闸管变流技术的基本电路,它将交流电整流为可调的直流电压。目前在工业上广泛采用三相可控硅整流电路,如交直流拖动电源、充电机、同步机过程控制系统等。用单片机控制可控硅整流电路实质上是通过控制其触发脉冲而实现的,因此采用单片机可方便实现以可控硅为执行元件构成的微机控制。由于单片机集成度高,功能齐全,价格低廉,因此,用它控制三相可控硅整流电路是理想的方法之一。本文介绍的这种电路具有线路简单,体积小,工作可靠性高,抗干扰能力强,控制灵活,具有数字化特点。

1　硬件电路系统

由单片机构成的三相可控硅可控整流电路如图1所示。此控制电路的核心