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三相桥式全控整流电路毕业设计论文

1系统概述

1.1总体方案设计1.2系统工作原理

2系统电路设计

2.1三相桥式全控整流电路2.2系统触发电路2.3控制及偏移电源

2.4给定电源

3主电路器件参数计算

3.1整流变压器参数计算3.2晶闸管的额定电压及额定电流3.3平波

电抗器的电感计算

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1系统概述

整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，

应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。可从各种角度对整流电路

进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三

种。由电力二极管等不可控器件构成的整流电路叫做不可控整流电路，由

晶闸管等半控器件构成的整流电路称为半控型整流电路，由门极可关断晶

闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（PowerMOSFET）

以及绝缘栅双极晶体管（IGBT）等全控型器件构成等的整流电路称为全控

整流电路。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为

单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为

单拍电路和双拍电路。

本系统属于三相桥式全控整流电路，而三相可控整流电路一般有三相

半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路。三相半波可控整流电路只需

要三个晶闸管，若带阻感负载，则只在正半周开通。三相半波可控整流电

路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次测电流中含直流分量，造成

变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大

了设备的。因此，实际中一般不采用半波整流，而采用全波整流。

三相可控整流电路中应用较多的是三相桥式全控整流电路，共六个晶

闸管组成三对桥臂。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负

载，故该电路为全波整流。在u2一个周期内，整流电压波形脉动6次，

脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。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，变压器绕组的利用率也高。

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1.1总体方案设计

现要设计一三相桥式半控整流电路，带直流电动机负载，电压调节范

围为0～220V。整个系统可分为主电路和触发电路两部分，总体结构框图

如下图1所示：

电网主变压器可控整流电路直流电动机给定电压同步变压器集成触发

器脉冲变压器负偏移电压图1系统总框图1.2系统工作原理

在系统主电路中，首先由主变压器将电网电压变换为需要的交流电压，

接着由整流桥将交流电转化为直流电供给直流电动机负载。故主电路是典

型的三相桥式整流电路带阻感负载。

而除了主电路以外，系统还有控制电源电路和触发电路。控制电源电

路通过7815芯片将电网交流电整理输出为+15V，提供触发电路的+Uco；

通过7915芯片将电网交流电整理输出为-15V，提供触发电路的-Up.

触发电路结构机构相对比较复杂，由同步变压器，脉冲变压器，3个

KJ004集成块和1个KJ041集成块组成。可以形成6路双脉冲，分别去控

制主电路的6个晶闸管。触发器按一定的顺序输出脉冲，这样可以使主电

路3组晶闸管依次打开。

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2系统电路设计

2.1三相桥式全控整流电路

该模块主电路图可表示为如下：

图2三相桥式全控整流主电路图

该电路中，在每个晶闸管都并联了保护电路，由一个电容和电阻做成。

同时又在变压器二次侧上串联了一个快速熔断器，起过电流保护作用。由

于我们的电路可以应用于生产实践中，而实际中，电网电压是有波动的，

所以一定要加上保护电路。

在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线，而一次侧接成三角

形是为了避免3次谐波流入电网。阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，

VT3，VT5），称为共阴极组，这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的

3个晶闸管（VT4，VT6，VT2），称为共阳极组，这种接法为共阳极接法。

而我们习惯上也希望是晶闸管是按顺序导通，即导通顺序为VT1－〉VT2

－〉VT3－〉VT4－〉VT5－〉VT6。

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表1三相桥式全控整流电路晶闸管工作情况时段共阴极组中导通的晶闸管

共阳极组中导通的晶闸管整流输出电压udIVT1IIVT1IIIVT3VT6VT2VT2ua-

ub=u