220V／100A单相全波可控整流电路.doc

1、辽 宁 工 业 大 学电力电子技术课程设计（论文）题目：220V100A单相全波可控整流电路院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间：2013.12.16-2013.12.27本科生课程设计（论文）II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： 电子信息工程学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论文）题目220V100A单相全波可控整流电路课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能：设计 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技术参数：1、交流电源：单相

2、220V。2、整流输出电压 Ud在 0220V 连续可调。3、整流输出电流最大值 100A。4、直流电动机负载。5、根据实际工作情况，最小控制角取 2030 0左右。设计任务：1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的具体型号。4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。5、触发电路设计或选择。6、绘制相关电路图。7、完成 4000 字左右说明书。要求：1、 1、文字在 4000 字左右。2、 2、文中的理论分析与计算要正确。3、 3、文中的图表工整、规范。4、元器件的选择符合要求。进度计划第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：主

3、电路设计；第 5 天：选择器件；第 6 天：确定变压器变比及容量；第 7 天：确定平波电抗器；第 8 天：触发电路设计；第 9 天：总结并撰写说明书；第 10 天：答辩。指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）III注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算本科生课程设计（论文）IV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/

4、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 。

5、 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

6、 闸 管 ； 触 发 电 路 。本科生课程设计（论文）V目 录第 1 章 绪论 .11.1 单相全波整流电路的发展 .11.2 本文研究内容 .21.3 方案论证 .31.3.1 单相桥式全控整流电路 .31.3.2 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 .52.1 单相全波可控整流电路总体设计框图 .52.2 具体电路设计 .62.2.1 单相全波可控整流电路设计 .62.2.2 由 KJ004 构成的控制电路设计 .72.2.3 保护电路的设计 .92.3 总电路原理图 .102.4 元器件型号选择 .11第 3 章 课程设计总结 .12参考文献 .13本科生课程

7、设计（论文）1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

8、 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

9、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

10、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。本科生课程设计（论文）21.2 本文研究内容将

11、 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 0220V 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 2030 0左右本科生课程设计（论文）31.3 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

12、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 单相桥式整流电路本科生课程设计（论文）41.3.2 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

13、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。本科生课程设计（论文）5第 2 章 单相全波可控整流电路设计2.1 单相全波可控整流电路总体设计框图该电路主要由四部分构成，分别为电源，过电保护电路，整流电路和触发电路构成。输入的信号通过过电保护电路，保证电路出现过载或短路故障时，不至于伤害到晶闸管和负载，然后将经保护后的信号输入整流电路中。再通过整流之后，提供给负载。图 2.1 单相全波可控整流电路整体框图220 单相交流电源整流电路 负载电路触发电路保护电路