单相桥式整流电路设计..

1、单相桥式整流电路设计1 单相桥式整流电路设计单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量 , 使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小， 功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2 倍， 在相同的负载下流过晶闸管的平均电

2、流减小一半；且功率因数提高了一半。单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载） 。1.1 元器件的选择1.1.1 晶闸管的介绍晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier-SCR ） ，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20 世纪 80 年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、 交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（ 200Hz以下）

3、装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型-普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件1） 晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。晶闸管有螺栓型和平板型两种封装引出阳极A、阴极 K 和门极（或称栅极）G 三个联接端。对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间内部结构:四层三个结如图1.1图 1.1 晶闸管的外形、内部结构、电气图形符号和模块外形a）晶闸管外形b）内部结构c）电气图形符号d）模块外形402） 晶闸管的工作原理图晶闸管由四层半导体（P1、 N1、 P2、 N2）组

4、成，形成三个结J1（ P1N1） 、 J2N1P2） 、J3（P2N2）， 并分别从P1、P2、N2引入A、G、K 三个电极，如图1.2（左）1.2T1（ P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）组成的等效电路。图 1.2 晶闸管的内部结构和等效电路晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的触发电流 的电路晶其他几种可能导通的情况： 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率du/dt过高结温较高光直接照射硅片，即光触发：光控晶闸管只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。1.1.2 可关断晶闸管可关断晶闸管简称GTO可关断晶闸管的结构GTO 的内部结构与普通晶闸管相同，都是

5、PNPN 四层结构，外部引出阳极、阴极和门极如图1.3。和普通晶闸管不同，GTO 是一种多元胞的功率集成器件，内部包含十个甚至数百个共阳极的小GTO 元胞， 这些 GTO 元胞的阴极和门极在器件内部并联在一起，使器件的功率可以到达相当大的数值。图 1.3 GTO 的结构、等效电路和图形符号1） 可关断晶闸管的工作原理GTO 的导通机理与SCR 是完全一样的。GTO 一旦导通之后，门极信号是可以撤除的，在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和，而不像普通晶闸管那样处于深饱和状态，这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。 GTO 在关断机理上与SCR 是不同的。门极加负脉冲即从门极

6、抽出电流（即抽出饱和导通时储存的大量载流子），强烈正反馈使器件退出饱和而关断。1.1.3 晶闸管的派生器件在晶闸管的家族中，除了最常用的普通型晶闸管之外，根据不同的的实际需要，珩生出了一系列的派生器件，主要有快速晶闸管（FST） 、双向晶闸管TRIAL ） 、可关断晶闸管（GTO） 、逆导晶闸管、（ RCT）和光控晶闸管。可关断晶闸管具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高，电流大等。同时它又故1.2 整流电路我们知道，单相整流器的电路形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。方案 1：单相桥式半控整流电路图 1.4 单相桥式半控整流电路相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替， 突然增大至1

7、80或出发脉冲丢失只是消耗在负载电阻上，会发生一ud 成为正弦半波，即半周期ud 为正弦，另外半周期为ud 为零，其平均值保持稳定，相当于单相半波不可控方案2：单相桥式全控整流电路电路简图如下：图 1.5 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。方案3：单相半波可控整流电路电路简图如下：图 1.6 单相半波可控整流电路此电路只需要一个可控器件，电路比较简单，VT 的 a 移相范围为180 。但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯

8、直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此种电路。方案 4：单相全波可控整流电路：电路简图如下：图 1.7 单相全波可控整流电路此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用2 个可控器件，单相全波只用2 个晶闸管，比单相全控桥少2 个，因此少了一个管压降，相应地，门极驱动电路也少2 个， 但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2 倍。 不存在直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大

9、反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。相同的负载下流过晶闸管的平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2 倍， 在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。整流电综上所述，针对他们的优缺点，我们采用方案二，即单相桥式全控路。1.3 主电路设计图 1.8 主电路原理图图 1.9 主电路工作波形图电路如图1.8 和图 1.9 所示。为便于讨论，假设电路已工作于稳态。(1) 工作原理在电源电压u2正半周期间，VT1、 VT2承受正向电压，若在t 时触发，VT1、 VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和 T

10、二次侧形成回路，但由于大电感的存在，u 2过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、 VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、 VT2承受反相电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。在电源电压u2负半周期间，晶闸管VT3、 VT4承受正向电压，在 t 时触发，VT3、 VT4导通，VT1、 VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、 VT2中换流至 VT3、 VT4中在t 2 时，电压u2过零，VT3、 VT4因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、 VT2导通时，VT3、 VT4因加反向电压才截止。值得注意的是，只有当时2，负载电流i d才连续，当时2，负载电流不连续

11、，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是 02。1.4 整流电路参数计算1. 在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为U d 1 2U2 sin td( t) 2 2 U2 cos 0.9U 2 cos(2-1)由设计任务有电感L 700mH ，电阻 R 500 ， U 2 220V ，则输出电压平均值 U d 的最大值可由下式可求得。Ud 0.9U2 cos0 0.9 220 1 198V(2-2)可见，当在 0 /2范围内变化时，整流器可在0 198V范围内取值。2. 整流输出电压有效值为(2-3)( 2U2 sin t)2d( t) U2 220V3. 整流输出

12、电流平均值为：R (2 fL)50d0 R(d2 3.1R42 5(02 0f.L7)25002(2 3.14 50 0.7)Id Ud 1982 Ud 2 0.36225A 316928.5mA2 0.3(622-54A) 362.5mA4. 在一个周期内每组晶闸管各导通180，两组轮流导通，整流变压器二次I d 和有效值I 相等，其波形系数为1流过每个晶闸管的电流平均值与有效值分别为：IdT T Id Id 1 Id 0.5 0.3625 A 0.18125 A 181.25mA(2-5)222IT12Id0.3625A 0.25636A 256.36mA(2-6)5、 晶闸管在导通时管压

13、降uT =0, 故其波形为与横轴重合的直线段；VT1和 VT2加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、 VT4已导通，把整个电压u2加到VT1 或 VT2上，则每个元件承受的最大可能的正向电压等于2U 2； VT1 和 VT2反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压u 2 加到VT1 或 VT2上，故两个晶闸管承受的最大反向电压也为2U 2。2 辅助电路的设计2.1 驱动电路的设计2.1.1 触发电路的论证与选择1） 单结晶体管的工作原理单结晶体管原理单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有PN 结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N 型硅片，两端分

14、别用欧姆接触引出两个基极b1 和 b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个 P 区作为发射极e。其结构，符号和等效电路如图2.1 所示。图 2.1 单结晶体管2） 单结晶体管的特性从图一可以看出，两基极b1 和 b2之间的电阻称为基极电阻。Rbb=rb1+rb2式中：Rb1第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN 结，与若在两面三刀基极b2， b1 间加上正电压Vb b，则A 点电压为：VA=rb 1/（ rb1+rb2） vb b=（ rb1/rbb） vbb= Vbb式中： 称为分压比，其值一般在0.3 0

15、.85之间，如果发射极电压VE2.2 ：图 2.2单结晶体管的伏安特性1）当Ve Vbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小Iceo。（ 2）当Ve Vbb+VD VD 为二极管正向压降（约为0.7V） ， PN 结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P 称为峰点，与其对应的发射极电压和电流，分别称为峰点电压Ip和峰点电流Ip。 Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp= Vbb。（ 3）随着发射极电流Ie的不断上升，Ve不断下降，降到V点后， Ve不再下降了，这

16、点V 称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压Vv和谷点电流Iv。（ 4）过了V 后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以uc继续增加时，ie便缓慢的上升，显然Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果Ve Vv，管子重新截止。单结晶体管的主要参数基极间电阻Rbb发射极开路时，基极b1， b2之间的电阻，一般为2-10千欧，其数值随温度的上升而增大。分压比 由管子内部结构决定的参数，一般为0.3-0.85。 eb1 间反向电压Vcb1 b2开路，在额定反向电压Vcb2下， 基极 b1 与发射极e 之间的反向耐压。反向电流Ieo b1 开路，在额定反向电压Vcb2

17、下，eb2间的反向电流。发射极饱和压降Veo在最大发射极额定电流时，eb1间的压降。峰点电流Ip单结晶体管刚开始导通时，发射极电压为峰点电压时的发射极电流。2.1.2触发电路晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求：触发信号可为直流、交流或脉冲电压。触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。1） 单结晶体管触发电路由单结晶体管构成的触发电路具有简单、可靠、抗干扰能力强、温度补

18、偿性能好，脉冲前沿徒等优点，在容量小的晶闸管装置中得到了广泛应用。他由自激震荡、同步电源、移相、脉冲形成等部分组成，电路图如图2.3（ a）所示。2） 单结晶体管自激震荡电路利用单结晶体管的负阻特性与RC 电路的充放电可组成自激振荡电路，产生频率可变的脉冲。从图2.3（ a）可知，经D1-D2整流后的直流电源UZ 一路径R2、 R1 加在单结晶体管两个基极b1、 b2之间，另一路通过Re对电容C充电， 发射极电压ue=uc按指数规律上升。Uc刚冲点到大于峰点转折电压Up的瞬间，管子e-b1间的电阻突然变小，开始导通。电容C 开始通过管子e-b1 迅速向R1 放电，由于放电回路电阻很小，故放电时

19、间很短。随着电容C 放电，电压Ue小于一定值，管子BT又由导通转入截止，然后电源又重新对电容C 充电，上述过程不断重复。在电容上形成锯齿波震荡电压，在 R1 上得到一系列前沿很陡的触发尖脉冲us， 如图2.3（ b）所示，图 2.3 单结晶体管触发电路及波形其震荡频率为f=1/T=1/R eCLn（1/1- ）1R eC ln( 1 1)式中 =0.3 0.9是单结晶体管的分压比。即调节Re，可调节振荡频率f 12.1.3同步电源步电压又变压器TB 获得，而同步变压器与主电路接至同一电源，故同步电压于主电压同相位、同频率。 同步电压经桥式整流、稳压管DZ削波为梯形波uDZ,而削波后的最大值UZ

20、既是同步信号,又是触发电路电源.当UDZ过零时,电容 C 经e-b1、 R1 迅速放电到零电压.这就是说,每半周开始,电容C都从零开始充电,进而保证每周期触发电路送出第一个脉冲距离过零的时刻（即控制角 ）一致,实现同步.2.1.4移相控制当Re增大时，单结晶体管发射极充电到峰点电压Up的时间增大，第一个脉冲出现的时刻推迟，即控制角 增大，实现了移相。2.1.5脉冲输出触发脉冲ug由 1 直接取出，这种方法简单、经济，但触发电路与主电路有直接的电联系，不安全。对于晶闸管串联接法的全控桥电路无法工作。所以一般采用脉冲变压器输出。2.2 保护电路的设计2.2.1 保护电路的论证与选择电力电子系统在发

21、生故障时可能会发生过流、过压， 造成开关器件的永久性损坏。 过流、 过压保护包括器件保护和系统保护两个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而造成事故。例如， R-C 阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器、压敏电阻或硒堆等。再一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。2.2.2 过电流保护当电力电子变流装置内部某些器件被击穿或短路；驱动、 触发电路或

22、控制电路发生故障；外部出现负载过载；直流侧短路；可逆传动系统产生逆变失败；以及交流电源电压过高或过低；均能引起装置或其他元件的电流超过正常工作电流，即出现过电流。因此，必须对电力电子装置进行适当的过电流保护。采用快速熔断器作过电流保护，其接线图（见图2.4） 。 熔断器是最简单的过电流保护元件，但最普通的熔断器由于熔断特性不合适，很可能在晶闸管烧坏后熔断器还没有熔断，快速熔断器有较好的快速熔断特性，一旦发生过电流可及时熔断起到保护作用。最好的办法是晶闸管元件上直接串快熔，因流过快熔电流和晶闸管的电流相同，所以对元件的保护作用最好，这里就应用这一方法快熔抑制过电流电路图如下图所示：图 2.4 快

23、速熔短器的接入方法A 型熔断器特点：是熔断器与每一个元件串连，能可靠的保护每一个元件。B 型熔断器特点：能在交流、直流和元件短路时起保护作用，其可靠性稍有降低C 型熔断器特点：直流负载侧有故障时动作，元件内部短路时不能起保护作用对于第二类过流，即整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流，则应当采用电子电路进行保护。常见的电子保护原理图如2.5所示2.3 过压保护图 2.5 过流保护原理图设备在运行过程中，会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭。同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。过电压保护的第一种方法是并接R-C 阻容吸收回路，以及用压敏电阻或硒堆等非线性元件加以

24、抑制。见图2.5和图 2.6图 2.5 阻容三角抑制过电压图 2.6 压敏电阻过压过电压保护的第二种方法是采用电子电路进行保护。常见的电子保护原图如图 2.7所示：图 2.7 过电压保护电路2.4 电流上升率、电压上升率的抑制保护1) 电流上升率di/dt 的抑制晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密度很大，然后以0.1mm/s 的扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率di/dt 过大， 会导致 PN 结击穿， 必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如下图 2.8所示 :图 2.8 串联电感抑制回路2

25、) 电压上升率dv/dt 的抑制加在晶闸管上的正向电压上升率dv/dt 也应有所限制,如果dv/dt 过大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。为抑制dv/dt 的作用，可以在晶闸管两端并联R-C 阻容吸收回路。如图2.9所示：图 2.9 并联 R-C 阻容吸收回3 主体电路的设计3.1 主要电路原理及说明当负载由电阻和电感组成时称为阻感性负载。例如各种电机的励磁绕组,整单相桥式整流电路带阻感性负载的电路如3.1 所示。由于电感储能,而且储能不能突变因此电感中的电流不能突变,即电, 在电感两端将产生感

26、, 引起电压降UL负载中电感量的大小不同，整流电路的工作情况及输出Ud、id 的波形具有的特点。当负载电感量L 较小（即负载阻抗角 ） ，控制角 时，负载当电感 L 增大时， 负载上的电流不连续的可能性就会减小；当L 很大，且 LdRd 示时，这种负载称为大电感负载。此时大电感阻止可看作一条水平直线。各电量的波形图如图3.1 所示。图 3.1 单相全控桥式整流电路电感性负载及其波形在电源电压u2 正半周期间，晶闸管T1 、 T2 承受正向电压，若在 t= 时T1 、 T2 导通，电流经T1 、负载、T2 和Tr二次形成回路，但由于大电感的存在，u2 过零变负时，电感上的感应电动势使T1 、 T

27、2 继续导通，直到T3、T4 被触发时，T1 、 T2 承受反向电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。在电源电压u2 负半周期间，晶闸管T3、 T4 承受正向电压，在 t= + 时触发 ， T3、 T4 导通， T1 、 T2 反向则制，负载电流从T1 、 T2 中换流至T3、T4 中。在 t=2 时，电压u2过零，T3、 T4因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期T1 、 T2 导通时，T3、 T4因加反向电压才截止。值得注意的是，只有当 = /2时，负载电流才连续，当 /2 时，负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近于零，因此这种电路控制角的移相范围是0 /2。3.2 电感负载

28、可控整流电路3.2.1 单相全控桥式整流电路在生产实践中，除了电阻性负载外，最常见的负载还有电感性负载，如电动机的励磁绕组，整流电路中串入的滤波电抗器等。为了便于分析和计算，在电路图中将电阻和电感分开表示。当整流电路带电感性负载时，整流工作的物理过程和电压、电流波形都与带电阻性负载时不同。因为电感对电流的变化有阻碍作用，即电感元件中的电流(a) 电路； (b) 电源电压；(c) 触发脉冲；(d) 输出电压；(e) 输出电流；(f) 晶闸管 V -1 , V -4 上的电流；(g) 晶闸管 V -2 , V -3上的电流；(h) 变压器副边电流；(i) 晶闸管 V -1 , V -4 上的电压不

29、能突变，当电流变化时电感要产生感应电动势而阻碍其变化，所以，电路电流的变化总是滞后于电压的变化。负载电流连续时，整流电压平均值可按下式计算：1 22Ud2U2 sin td( t) U2 cos 0.9U 2 cos输出电流波形因电感很大，平波效果很好而呈一条水平线。两组晶闸管轮流导电，一个周期中各导电180，且与 无关， 变压器二次绕组中电流i 2的波形是对称的正、负方波。 负载电流的平均值I d和有效值I 相等， 其波形系数为1。在这种情况下：IdVId12 IdIVId22Id =0时，Ud=0.9U2；当 =90时，Ud=0，其移相范围为90。3.3 主电路的设计3.3.1 主电路原理

30、图见附录1 。3.3.2 原理图分析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。 输入的信号经变压器变压后通过过电保护电路，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。在电路中还加了防雷击的保护电路。然后将经变压和保护后的信号输入整流电路中。整流电路中的晶闸管在触发信号的作用下动作，以发挥整流电路的整流作用。在电路中,过电保护部分我们分别选择的快速熔断器做过流保护,而过压保护则采用 RC 电路。这部分的选择主要考虑到电路的简单性，所以才这样的保护电路部分。 整流部分电路则是根据题目的要求，选择的我们学过的单相桥式整流电路。 该电路的结构和工作原理是利用

31、晶闸管的开关特性实现将交流变为直流的功能。触发电路是由设计题目而定的，题目要求了用单结晶体管直接触发电路。单结晶体管直接触发电路的移相范围变化较大，而且由于是直接触发电路它的结构比较简单。一方面是方便我们对设计电路中变压器型号的选择。3.4 主要元器件的说明由于单相桥式全控整流带电感性负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。3.4.1 晶闸管的主要参数额定电压UTn通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2 3 倍，以保证电路的工作安全。晶闸管的额定电压U Tn minU D

32、RM ,U RRMUTn (2 3) UTM ( 3.4.1 )UTM：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压额定电流I T(AV)I T(AV) 又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使正向电流值没超过额定值，但峰值电流将非常大，可能会超过管子所能提供的极限，使管子由于过热而损坏。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值

33、 I TM I Tn , 散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。I Tn ：额定电流有效值，根据管子的I T(AV) 换算出，I T(AV) 、 I TM I Tn 三者之间的关系：ITn 1/2 (Im sin t)2d( t) Im/ 2 0.5Im( 3.4.2 )IT(AV) 1/2 Imsin td( t) Im/ 0.318Im( 3.4.3 )波形系数：有直流分量的电流波形，其有效值I 与平均值I d 之比称为该波形的波形系数，用Kf表示。Kf3.4.2 )额定状态下，晶闸管的电流波形系数KfI TnI T ( AV )1.5723.4.6 )晶闸管承受最大

34、电压为U TM 2U 22 167V236V 考虑到 2 倍裕量，取500V.晶闸管的选择原则：、所选晶闸管电流有效值I Tn 大于元件在电路中可能流过的最大电流有效值。、 选择时考虑(1.5 2)倍的安全余量。即I Tn 1.57 I T(AV) (1.5 2) I TMIT(AV) (1.5 2) I TM( 3.4.7 )1.57因为 I T=I/2 , 则晶闸管的额定电流为IT AV =12.5A(输出电流的有效值为最小值，所以该额定电流也为最小值) 考虑到 2 倍裕量 , 取 25A.即晶闸管的额定电流至少应大于25A.在本次设计中我选用4 个 KP20-4的晶闸管.、 若散热条件不

35、符合规定要求时，则元件的额定电流应降低使用。 通态平均管压降UT(AV) 。指在规定的工作温度条件下，使晶闸管导通的正弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值，一般在0.4 1.2V。 维持电流I H 。 指在常温门极开路时，晶闸管从较大的通态电流降到刚好能保持通态所需要的最小通态电流。一般 I H值从几十到几百毫安，由晶闸管电流容量大小而定。 门极触发电流I g 。在常温下，阳极电压为6V时，使晶闸管能完全导通所需的门极电流，一般为毫安级。 断态电压临界上升率du/dt 。在额定结温和门极开路的情况下，不会导致晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率。一般为每微秒几十伏。 通态电流临界上升率d

36、i/dt 。在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电流上升率。若晶闸管导通时电流上升太快，则会在晶闸管刚开通时，有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而损坏晶闸管。3.4.2变压器的选取根据参数计算可知: 变压器应选变比为1.5, 容量至少为22.5V A。3.5 性能指标分析整流电路的性能常用两个技术指标来衡量：一个是反映转换关系的用整流输出电压的平均值表示；另一个是反映输出直流电压平滑程度的，1）整流输出电压平均值1Ud = 2U2 sin td t =22U 2 cos = 0.9U 2 cos称为纹波系数。（ 3.5.1 ）2） 纹波系数纹波系数K r 用来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，即KrUULdrU22 Ud2Ud总结通过单相全控桥式整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。整流电路的设计方法多种多样，且根据负载的不同，又可以设计出很多不同的电路。 其中单相全控桥式整流电路其负载我们用的多的主要是电阻型、带大电感型，接反电动势型。它们各自有自己的优点。对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开