小功率晶闸管整流电路设计方案.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：题目：小功率晶闸管整流电路设计设计技术数据及要求：1、交流供电电源；2、电路输出的直流电压和电流的技术指标满足系统要求。3、电路应具有一定的稳压功能同时还具有较高的防治过电压和过电流的抗干扰能力。触发电路输出满足系统要求。4、负载为他励直流电动机型号为电机参数为：型号额定功率额定电压额定电流额定转速电枢回路电感总体方案论证及选择对电气控制系统的技术要求①输出一定的直流电压和电流。②输出电压的脉动指标在允许范围内。③具有自动稳压功能和一定的稳压精度。④对调速系统应有静态技术指标和动态技术指标的要求。直流电动机选择根据被控对象的特点和技术要求综合设计题目给出的参数故选用直流他励电动机。主电路的选择一般说来对于晶闸管整流装置在整流器功率很小时(以下)用单相整流电路功率较大时用三相整流电路。由于本设计方案的负载直流电机的额定功率为远大故选择三相整流电路。方案一：三相零式整流电路优点：三相整流电路中三相零式电路突出的优点是电路简单用的晶闸管少触发器也少对需要220V电压的用电设备直接用380V电网供电而不需要另设整流变压器。缺点：要求晶闸管耐压高整流输出电压脉动大需要平波电抗器容量大电源变压器二次电流中有直流分量增加了发热和损耗。因零线流过负载电流在零线截面小时压降大往往需要从变压器单独敷设零线。方案二：三相桥式整流电路优点：在输出整流电压相同时电源相电压可较零式整流电路小一半因此显著减轻了变压器和晶闸管的耐压要求。变压器二次绕组电流中没有直流分量。输出整流电压脉动小所以平波电抗器容量就可小一些。缺点：整流器件用得多全控桥需要六个触发电路需要电压的设备也不能用电网直接供电而要用整流变压器。综合比较可知应用本此设计的电路应选择为三相桥式整流电路作为整流电路。触发电路的选择晶闸管的门极电压又叫触发电压产生触发信号的电路叫触发电路。触发电路性能的好坏直接影响到系统工作的可靠性。因此触发电路必须保证迅速、准确、可靠地送出脉冲。为达到这个目的正确选用或设计触发电路是非常重要的一个触发电路性能的优劣常用下列几点来衡量：1．触发脉冲必须保持与主电路的交流电源同步以保证每个周期都在相同的延迟角处触发导通晶闸管。2．触发脉冲应能在一定的范围内移相。对于不同的主电路要求的移相范围也不同。例如对于三相半波电路、电阻性负载要求的移相范围为0°～150°；大电感负载(电流连续)只要求整流则移相范围为0°～90°；如既要求整流又要逆变则为30°～150°；三相全控桥式电路电阻负载时为0°～120°既要整流又要逆变时其移相范围为30°～150°为保证逆变可靠对最小逆变角min应加以限制；三相半控桥式电路移相范围为0°～180°。3．触发信号应有足够的功率（电压与电流）。为使所有合格的器件在各种可能的工作条件下都能可靠触发触发电路送出的触发电压和电流必须大于器件门极规定的触发电压UGT与触发电流IGT。例如KP50就要求触发电压不小于3.5V电流不小于l00mA；KP200则要求触发电压不小于4V电流不小于200mA。故触发电压在4V以上、1OV以下为宜这样就能保证任何一个合格的器件换上去都能正常工作。在触发信号为脉冲形式时只要触发功率不超过规定值触发电压、电流的幅值在短时间内可大大超过额定值。4．不该触发时触发电路的漏电压应小于0.15～0.2V以防误触发。5．触发脉冲的上升前沿要陡。否则因温度、电源电压等因素变化时将造成晶闸管的触发时间不准确。设脉冲的幅值为Um脉冲前沿是指由0.1Um上升到0.9Um所需要的时间一般要在10μs以内为宜。6．触发脉冲应有一定的宽度。一般晶闸管的开通时间为6μs左右故触发脉冲的宽度至少应在6μs以上最好应有20～50μs。对于电感负载触发脉冲的宽度应加大否则在脉冲终止时主电路电流还上升不到晶闸管的擎住电流则晶闸管又重新关断。保护电路的设置晶闸管有许多优点但是它承受过电压和过电流的能力很差短时间过压过流就会使器件损坏。晶闸管能承受电压和电流上升率是有一定限制的当电流上升率过大时会使器件局部烧穿而损坏。当电压上升率太大时又会导致晶闸管误导通使运行不正常。除了合理选择晶闸管外还必须针对过电压和过电流采取恰当的保护措施。主电路设计系统框图稳压电路变压器负载电机三相全控桥整流阻容保护图1系统框图主电路图图2主电路图单元电路的设计整流变压器额定参数计算变压器二次侧相电压的计算由指导书中给出的计算过程可知：经查表：带入计算得：取二次侧相电流和一次侧相电流的计算首先求变比由表可知：带入计算得：变压器容量计算：整流元件的选择晶闸管额定电压：系数取为晶闸管的额定电流