单相桥式全控整流电路-RLE

单相桥式全控整流电路设计

摘要

整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，他的作用是将交流电能变成直流电能供给直流用电设备。

本文以单项桥式全控整流电路为研究对象，介绍了单项桥式全控整流电路-RLE的工作原理，介绍了单项桥式全控整流电路的主要环节及工作原理，在此基础上运用PSIM软件分别对电路的仿真进行了设计；实现了对单项桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行分析，计算。

关键词:单项桥式全控整流电路，晶闸管，额定电流，PSIM，波形，仿真设计

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目 录

摘要................................................................................................................................ 1 1 选题背景.................................................................................................................... 3 1.1指导思想.......................................................................................................... 3 1.2 基本设计任务................................................................................................. 3 2 电路设计.................................................................................................................... 3 2。1 总体方框图.................................................................................................. 3 2.2原理总图.......................................................................................................... 4 2。3仿真图........................................................................................................... 4 2.4工作情况分析.................................................................................................. 4 3 调试过程及波形图.................................................................................................... 5 3.1 L1=5mH时α=300和α=900 ........................................................................... 5 3.2 L1=500mH时α=300和α=900 ....................................................................... 6 4 计算数据.................................................................................................................... 7 5小结............................................................................................................................. 8 参 考 文 献.................................................................................................................. 9

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1 选题背景

在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路,其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置;电气化铁道、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。

1.1 指导思想

单相桥式全控整流电路是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。

1。2 基本设计任务

在充分理解单相桥式全控整流电路工作原理的基础上,设计出单相桥式全控整流电路带阻感反电势（取较小和较大电感量各一个)负载时的电路原理图,使用PSIM软件对所设计的电路带不同负载的情况下晶闸管取不同的触发角（要求α=900和＜900各取一个角度）进行仿真，分别获得Ud、Id、UVT、IVT、I2波形，并对所给出的角度计算上述数值。

要求成果:1)设计出合理的整流电路图 .

2）选择不同触发角度，仿真出波形并作计算。 3）给出详细的仿真过程描述和详细的计算步骤和过程。

2 电路设计

2。1 总体方框图

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图2—1总体方框图

2。2 原理图

图2-2原理图

2.3仿真图

图2-3 仿真图

2—4 工作情况分析

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在单相桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂.在理想情况下进行分析。

第一阶段：在U2正半波的（0～α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态.假设电路已工作在稳定状态,则在0～α区间由于电感释放能量,晶闸管VT2、VT3维持导通。

第二阶段：在U2正半波的ωt=α时刻及以后：在ωt=α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿电源+→VT1→RLE→VT4→电源-流通，此时负载上有输出电压（Ud=U2）和电流.电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。

第三阶段：在U2负半波的（π～π+α）区间：当ωt=π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。

第四阶段:在U2负半波的ωt=π+α时刻及以后：在ωt=π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿+→VT3→RLE→VT2→-流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压（Ud=-U2）和电流。此时电源电压反向加到VT1、VT4上,使其承受反压而变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt=2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。

3 调试过程及波形图

3。1 L1=5mH时α=300和α=900

取L非常小时，虽然负载中有电感使负载电流不能突变，电杆对负载电流起平衡作用，但是L很小，续流过程很短暂。 α=300时Ud、Id、UVT、IVT、I2的波形为

图3-1—1

α=900时Ud、Id、UVT、IVT、I2的波形为

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图3-1-2

3。2 L1=500mH时α=300和α=900

当取L较大时，L里面所储存的能量较多,此时阻碍中有电杆是负载电流不能突变，电杆对负载电流起平衡作用,负载电流Id连续且波形近似为一水平线，U2过零变负时，由于电感作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流Id，并不关断。 α=300时Ud、Id、UVT、IVT、I2的波形为

图3—2—1

α=900时Ud、Id、UVT、IVT、I2的波形为

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图3-2—2

4 计算数据

直流输出电压平均值:

Ud12U2sint(t)0.9U2cosα

直流输出电流平均值:

IdEUd R流经晶闸管的电流有效值：

IVTId2

流经晶闸管的电压有效值:

UVT2U2

变压器二次侧的电流有效值：

I2Id

取R1=4Ω，E=50V 当α=300 时，Ud=171。47v Id=12。147A IVT=8.5A UVT=6.07v I2=12。147A

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当α=900 时，Ud=0v Id=12.147A IVT=8.5A UVT=6.07v I2=12。147A

5 小结

经过此次课程设计的锻炼,我的确学习了不少东西！之前只是咋爱学习课本

的理论知识，时间毕竟接触的很少，总感觉不到我们所学的东西到底有什么使用价值，而在课设期间,我才发现了我们学习的理论知识的价值和作用，而且通过这次机会很好的巩固了一下理论，使理论和实践有机的结合为一体。这不管是在我今后的学习中还是生活中都将产生莫大的影响!

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参考文献

［1］.王兆安，刘进军，电力电子技术 北京 机械工业出版社 ,2009 [2] 石 玉。 电力电子技术题例与电路设计指导北京:机械工业出版社，1999

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