110V50A单相半控桥式整流电路

2026/1/20 18:14:29

本科生课程设计(论文)

4)应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

图2.3触发电路图

(2)同步信号为锯齿波的触发电路

电路输出可为双窄脉冲(适用于有两个晶闸管同时导通的电路),也可为单窄脉冲。

三个基本环节:脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外,还有强触发和双窄脉冲形成环节。

脉冲形成环节

由晶体管V4、V5组成,V7、V8起脉冲放大作用。

控制电压uco加在V4基极上。电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出,其一次绕组接在V8集电极电路中。

脉冲前沿由V4导通时刻确定,脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关。

锯齿波的形成和脉冲移相环节

锯齿波电压形成的方案较多,如采用自举式电路、恒流源电路等,本电路采用恒流源电路。

恒流源电路方案由V1、V2、V3和C2等元件组成,其中V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路

同步环节

触发电路与主电路的同步是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。 锯齿波是由开关V2管来控制的,V2开关的频率就是锯齿波的频率——由同步变压器所接的交流电压决定。V2由导通变截止期间产生锯齿波——锯齿波起点基本就是同步电压由正变负的过零点。V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度——取决于充电时间常数R1C1。

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双窄脉冲形成环节

内双脉冲电路:每个触发单元的一个周期内输出两个间隔60?的脉冲的电路。V5、V6构成一个“或”门,当V5、V6都导通时,V7、V8都截止,没有脉冲输出。只要V5、V6有一个截止,都会使V7、V8导通,有脉冲输出。 第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角?产生。隔60?的第二个脉冲是由滞后60?相位的后一相触发单元产生(通过V6)。

在三相桥式电路图中,器件的导通次序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,彼此间隔60?,相邻器件成双接通,所以某个器件导通的同时,触发单元需要给前一个导通的器件补送一个脉冲。

锯齿波同步触发脉冲不受电网电压波动与波形畸变的直接影响,抗干扰能力强,而且移相范围宽。(所以我选取该触发器做设计。)

图2.4 触发电路图

2.2.3保护电路设计

保护电路的设计

在电力电子电路中,除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计 采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt 保护也是必要的。

过电压保护

电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压两类。

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外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因,包括:

(1)操作过电压:由分闸、合闸等开关操作引起的过电压,快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。

(2)雷击过电压:由雷击引起的过电压。

内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程,包括:

(1)换相过电压:由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力,因而有较大的反向电流流过,使残存的载流子恢复,当其恢复了阻断能力时,反向电流急剧减小,这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。

(2)关断过电压:全控型器件在较高的频率下工作,当器件关断时,因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

过压保护要根据电路中过压产生的不同部位,加入不同的保护电路,当达到—定电压值时,自动开通保护电路,使过压通过保护电路形成通路,消耗过压储存的电磁能量,从而使过压的能量不会加到主开关器件上,保护了电力电子器件。

为了达到保护效果,可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中,当电路中出现电压尖峰电压时,电容两端电压不能突变的特性,可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量,同时抑制电路中的电感与电容产生振荡示。

图 2.5 过电压保护

过电流保护

晶闸管承受过电流的能力很低,若过电流数值较大且时间较长,则晶闸管会因热容量小而产生热击穿损坏。为了使晶闸管不受损坏,必须设置过流保护,使晶交流侧自动开关或直流侧接触器跳闸。其动作时间约为100~200ms,因此只能

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保护因机械过负载而引起的过电流,或在短路电流不大时,对晶闸管起保护作用。

(1)直流快速开关

对于大容量高功率经常容易短路的场合,可采用动作时间只有2ms的直流快速开关。它的断弧时间仅有25~30ms,装在直流侧可有效的用于直流侧的过载保护与短路保护。它经特殊的设计,可以先于快速熔断器熔断而保护晶闸管。但此开关昂贵复杂,使用不多。

快速熔断器闸管在被损坏之前就迅速切断电流,并断开桥臂中的故障元件以保护其他元件。晶闸管过流保护措施有以下几种。

(2)交流短路器

交流短路器的作用是当过电流超过其整定值时动作,切断变压器一次侧交流电路,使变压器退出运行。短路器动作时间较长,约为100~200ms。晶闸管不能在这样长的时间里承受过电流,故它只能作为变流装置的后备保护。

(3)进线电抗器

进线电抗器串接在变流装置的交流进线侧,以限制过电流。其缺点是有负载时会产生较大的压降,增加了线路损耗。

(4)过电流继电器

(5) 过电流继电器可安装在直流侧或交流侧,在发生过电流时动作,使 熔断器是最简单有效的且应用普遍的过流保护器件。针对晶闸管的特点,专门设计了快速熔断器,简称快熔。其熔断时间小于20ms,能很快的熔断,达到保护晶闸管的目的。

快熔的选择:快熔的额定电压URN不小于线路正常工作电压的均方根值;快熔的额定电流IRN应按它所保护的原件实际流过的电流的均方根值来选择,而不是根据元件型号上标出的额定电流IT来选择,一般小于被保护晶闸管的额定有效值1.57IT。快熔接法如右:

其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用,但要求正常工作时,快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额,这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用,对元件无保护作用。只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好,因为它们流过同—个电流.因而被广泛使用。

图2.6 过电流保护

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