烟台南山学院。
课程题目：三相桥式全控整流电路的研究。
学生姓名： 王振文。
学院：自动化工程学院。
班级：07级电气统本一班。
学号：2007080060
指导老师： 李训杰。
内容提要。全控整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压u1，变成二次电压u2。
由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载（如电炉，电热器，电焊机，和白炽灯等）、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压u2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，根据三相桥式全控整流电路对触发电路的要求，采用同步信号为锯齿波的触发电路，其中包括恒流源充电，输出为双窄脉冲(也可为单窄脉冲)，脉冲宽度在8°左右。为了方便，我们使用集成触发电路，同时考虑了保护电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型，也对使用事项做了简单的介绍。
目录。内容提要。
一。设计目的及要求。
1.1设计目的。
1.2设计要求。
二。三相晶闸管全控整流电路的触发电路设计方案的选择与论证………
2.1集成触发电路的方案选择。
2.2选取集成触发电路功能说明。
2.3主要参数和限制。
三。三相全控整流电路的原理说明。
3.1主电路原理说明。
3.1.1 带电阻负载时的工作情况。
3.1.2阻感负载时的工作情况。
3.1.3定量分析。
3.1.4各元件参数计算。
四。三相晶闸管全控整流电路的保护电路设计方案的选择与论证………
4.1电路的保护措施。
4.1.1主电路的过电压保护。
4.1.2晶闸管的过电压保护。
4.1.3晶闸管的过电流保护。
4.2 各元件参数与选择。
五 .主电路与触发电路的同步。
六。 适用范围及使用注意事项。
七。 设计体会。
八。 参考文献。
附录一。总电路原理图。
一。设计目的及要求。
1.1设计目的：
培养学生以下几个方面的能力：
1）．综合运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力。
2）．了解与熟悉常用的电力电子电路的电路拓扑、控制方法。
3）．理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
4）．具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。
（5）.培养学生综合分析问题。发现问题。解决问题的能力。
1.2设计要求：
(1).输入电压：三相交流380伏 .50赫兹。
2).输出功率：2kw
3).用集成电路组成触发电路。
4).负载性质：电阻。电阻电感。
5).对电路进行设计。计算与说明。
6).计算所有元器件型号参数。
二。三相晶闸管全控整流电路的触发电路设计方案的选择与论证。
2.1集成电路方案的选择。
集成电路可靠性高，技术性能好，体积小．功耗低，调试方便、随着集成电路制作技术的提高，晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及．现已逐步取代分立式电路。目前国内常用的有用系列kj和kc系列，最新的还有tc系列的。
kj004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作可控硅的双路脉冲移相触发。kj004器件输出两路相差180度的移项脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。该电路具有输出负载能力大，移项性好，正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。
对与kc系列的比较落后，性能不稳定；tc系列的tc787 tc788**比较昂贵。所以考虑到性价比，我们选用kj004可控硅移相触发电路，组成集成触发器，就可以实现我们的要求。电路图如图1
图12.2 kj004功能说明。
该电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏移电压、移电压综合比较放大电路和功相率放大电路四部分组成。 电路原理见表1：锯齿波的斜率决定于外接r6、rw1流出的充电电流和积分c1的数值。
对不同的移项控制v1，只有改变r1、r2的比例，调节相应的偏移vp。同时调整锯齿波斜率电位器rw1，可以使不同的移相控制电压获得整个范围。触发电路为正极性型，即移相电压增加，导通角增大。
r7和c2形成微分电路，改变r7和c2的值，可获得不同的脉宽输出。kj004的同步电压为任意值
表1电路采用双列直插c—16白瓷和黑瓷两种外壳封装，外型尺寸按电子工业部部颁标准。《半导体集成电路外型尺寸》sj1100—76
2.3 kj004参数及限制。
电源电压：直流+15v、-15v，允许波动±5%（±10%时功能正常）。
电源电流：正电流≤15ma，负电源≤10ma。
同步电压：任意值。
同步输入端允许最大同步电流：6ma（有效值）。
移相范围≥170°（同步电压30v，同步输入电阻15kω）。
锯齿波幅度≥10v（幅度以锯齿波平顶为准）。
输出脉冲：（1）宽度：400μs~2ms(通过改变脉宽阻容元件达到)。
2）幅度：≥13v。
3）kj004最大输出能力100ma（流出脉冲电流）。
4）输出管反压：bvceo≥18v（测试条件ie≤100μa）。
正负半周脉冲相位不均衡≤±3°。
使用环境温度为四级：c:0~70℃ r:-55~85℃ e: -40~85℃ m:-55~125℃
三．三相晶闸管全控整流电路原理说明。
3．1主电路原理说明。
目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图2所示，习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（vt1、vt3、 vt5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（vt4、vt6、vt2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为vt1、vt3、vt5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为vt4、vt6、vt2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 vt1－vt2－vt3－vt4－vt5－vt6。
图23.1.1带电阻负载时的工作情况。
可以采用与分析三相半波可控整流电路时类似的方法，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。
这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。
从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压 ud为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线。
为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为6段，每段为60度，如图2-18所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如2-1表所示。由该表可见，6个晶闸管的导通顺序为vt1－vt2－vt3－vt4－vt5－vt6。
表2 三相桥式全控整流电路电阻负载@=0时晶闸管工作情况。
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