三相半波可控整流電路電阻性負載摘要整流電路就是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發(fā)電機的勵磁調節(jié)、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和品閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離（可減小電網與電路間的電干擾和故障影響）。整流電路的種類有很多，有半波整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路等。關鍵詞：整流，變壓，觸發(fā)，品閘管，額定。1主電路設計及原理1.1主電路設計其原理圖如圖1所示。圖1三相半波可控整流電路原理圖為了得到零線，整流變壓器的二次繞組必須接成星形，而一次繞組多接成三角形，使其3次諧波能夠通過，減少高次諧波的影響。三個品閘管的陽極分別接入u、v、w三相電源，它們的陰極連接在一起，稱共陰極接法，這對觸發(fā)電路有公共線者連線較方便，用得較廣。1.2主電路原理說明圖1.1三相半波可控整流電路電阻負載a=Oo時的波形圖1.2三相半波可控整流電路電阻負載a=3Oo時的波形a=60°圖1.3三相半波可控整流電路電阻負載a=600時的波形穩(wěn)定工作時，三個品閘管的觸發(fā)脈沖互差120°，規(guī)定3t=n/6為控制角a的起點，稱為自然換相點。三相半波共陰極可控整流電路自然換相點是三相電源相電壓正半周波形的交叉點，在各相相電壓的n/6處，即311、3t2、313,自然換相點之間互差2n/3，三相脈沖也互差120°。在3t1時刻觸發(fā)VT1，在3t1?3t2區(qū)間有uu>uv、uu>uw，u相電壓最高，VT1承受正向電壓而導通，輸出電壓ud=uu。其他品閘管承受反向電壓而不能導通。VT1通過的電流iT1與變壓器二次側u相電流波形相同，大小相等。在312時刻觸發(fā)VT2,在312?313區(qū)間v相電壓最高，由于uuVuv，VT2承受正向電壓而導通，ud=uv。VT1兩端電壓uT1=uu-uv=uuv<0，品閘管VT1承受反向電壓關斷。在VT2導通期間，VT1兩端電壓uT1=uu-uv=uuv。在312時刻發(fā)生的一相品閘管導通變換為另一相品閘管導通的過程稱為換相。在313時刻觸發(fā)VT3，在313?314區(qū)間w相電壓最高，由于uvVuw，VT3承受正向電壓而導通，ud=uw。VT2兩端電壓uT2=uv-uw=uvw<0，品閘管VT2承受反向電壓關斷。在VT3導通期間VT1兩端電壓uT1=uu-uw=uuw。這樣在一周期內，VT1只導通2n/3，在其余4n/3時間承受反向電壓而處于關斷狀態(tài)。只有承受高電壓的品閘管元件才能被觸發(fā)導通，輸出電壓ud波形是相電壓的一部分，每周期脈動三次，是三相電源相電壓正半波完整包絡線，輸出電流id與輸出電壓ud波形相同（id=ud/R）。電阻性負載a=0°時，VT1在VT2、VT3導通時僅承受反壓，隨著。的增加，品閘管承受正向電壓增加；其他兩個品閘管承受的電壓波形相同，僅相位依次相差120°。增大a，則整流電壓相應減小。a=30°是輸出電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點。當a<30°時，后一相的品閘管導通使前一相的品閘管關斷。當a>30°時，導通的品閘管由于交流電壓過零變負而關斷后，后一相的品閘管未到觸發(fā)時刻，此時三個品閘管都不導通，直到后一相的品閘管被觸發(fā)導通。從上述波形圖可以看出品閘管承受最大正向電壓是變壓器二次相電壓的峰值，UFM=U2，品閘管承受最大反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值，URM=XU2=U2°a=150°時輸出電壓為零，所以三相半波整流電路電阻性負載移相范圍是0°?150°。2各參數(shù)的計算2.1輸出值的計算三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓匕的波形在一個周期內脈動3次，且每次脈動的波形相同，因此在計算其平均值時，只需對一個脈波(即1/3周期)進行計算即可。對于電阻性負載而言，當a<30。時，例如a=0。，上圖1.1所示，各品閘管上的觸發(fā)脈沖，其相序與電源的相序相同，各相觸發(fā)脈沖依次間隔120°，在一個周期內，三相電源輪流向負載供電，每相品閘管各導電120°，負載電流是連續(xù)的。增大a值，即觸發(fā)脈沖后移，則整流電壓相應減小。當a=30°時，如上圖1.2所示，從輸出電壓、電流的波形可看出，這時負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各項仍導電120。。如果a>30°，例如a=60°，如上圖1.3所示，當導通的一相的相電壓過零變負時，該相品閘管關斷，此時下一相品閘管雖然承受正向電壓，但它的觸發(fā)脈沖還未到，不會導通，姑輸出電壓和電流都為零，直到下一相觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止，顯然電流斷續(xù)，各品閘管導電時間都小于120°。如果a角繼續(xù)增大，那么整流電壓將越來越小。當a=150。時，整流輸出電壓為零。故電阻負載時要求的移相范圍為150°。下面分兩種情況來計算整流電壓的平均值：a^30。時，負載電流連續(xù)，有:Ucosa公式3-1旨+a\/2usin①td(①t)=1.17Ucosa公式3-12當a=00時，U為最大，U=U=1.17Ua>30°時，負載電流斷續(xù)，品閘管導通角減小，此時有:

U=2^1/jJ兀也Usinwtd(st)=0.675U[1+cos(兀/6+a)]公式3-2當a=1500時，U=0負載電流的平均值j為U

I=-d

dR由于品閘管是交替工作的，流過品閘管的平均電流為I=11

dT3d2.2晶閘管的有效值：(1)a^30。時兀+a652念St'2Ud(st)=~2R兀+a652念St'2Ud(st)=~2R2兀 <3 c-+ cos2a3 2公式3-33.器3.1變壓器參數(shù)(2)a>30。時，?…、2sinstUd(st)=—2Rd)指-a+—cos2a+1sin2a4 4公式3-4有要求之電壓在50-300V連續(xù)可調，當a=00時U=300V。由公式3-1，U=1.17Ucosa:則,U2=11^得之：二次側有效值U=256.4V，考慮到一定的裕量取U=290V。三相交流電源，線電壓為380V，則一次側的有效值u=220V。變壓器變比K=烏=22^=0.76U2903.2晶閘管參數(shù)把u=290V，u=300V代入公式3-1矢口：控制角a=280;把〃=290V，u=50V代入公式3-2知：控制角a=1080;考慮到一定的電壓裕量，取00<?<1500,按此時的取值范圍電壓的調節(jié)范圍為:0<U<3400；滿足裕量要求?？刂平堑囊葡喾秶?80<a<1080品閘管最大有效值：(把a=280代入公式3-3)IT=20A二次側有效值：I=V31 =34.6A3.3變壓器容量 e由S=V3UI，把U、I代入知：S=<3UI=17.399KVA22 2 2 22故變壓器額定容量取20KVA3.4晶閘管額定電壓品閘管電壓定額(一般取額定電壓為正常工作電壓時品閘管所承受峰值電壓的2-3倍)U=(2?3)-J~6uU=(1420?2131)VN故品閘管的額定電壓取為2KV3.5晶閘管額定電流品閘管通態(tài)平均電流：I= =~2^=12.7AT(AV> 1.57 1.57考慮裕量，品閘管電流定額(一般取其平均電流的1.5?2倍)I=(1.5?2)I =(19.1?25.4)A故品閘管的額定電流取為20A4心得體會設計，給人以創(chuàng)作的沖動。在畫家眼里，設計是一幅清明上河圖或是一幅向日葵；在建筑師眼中，設計是昔日鎏金般的圓明園或是今日一塑自由女神像；在電子工程師心中，設計是貝爾實驗室的電話機或是華為的程控交換機。凡此種種，但凡涉及設計都是一件良好的事情，因為她能給人以美的幻想，因為她能給人以金般財富，因為她能給人以成就之感，更為現(xiàn)實的是她能給人以成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不盡。我就是以此心態(tài)對待此次《電子技術》課程設計的，所謂“態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約以下幾點：一、 溫故而知新。課程設計發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學習不夠扎實的我深感“書到用時方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實驗手冊，對知識系統(tǒng)而全面進行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領悟諸多平時學習難以理解掌握的較難知識，學會了如何思考的思維方式，找到了設計的靈感。二、 思路即出路。當初沒有思路，誠如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。在對理論知識梳理掌握之后，茅塞頓開，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒有思路便無出路，原來思路即出路。三、 實踐出真知。文革之后，關于真理的大討論最終結果是“實踐是檢驗真理的唯一標準”，自從耳聞以來，便一直以為馬克思主義中國化生成的教條。時至今日，課程設計基本告成，才切身領悟“實踐是檢驗真理的唯一標準”，才明曉實踐出真知。四、 創(chuàng)新求發(fā)展?！皠?chuàng)新”目前在我國已經提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略地位，足見“創(chuàng)新”的舉足輕重。我們要從小處著手，順應時代發(fā)展潮流，在課程設計中不忘在小處創(chuàng)新，未必是創(chuàng)新技術，但凡創(chuàng)新思維亦可，未必成功，只要實現(xiàn)創(chuàng)新思維培育和鍛煉即可。五、 過而能改，善莫大焉。至善全美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為全美