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      單相全波可控整流電路的分析

      2016-05-30 04:01:40楊桂華
      大東方 2016年8期
      關(guān)鍵詞:工作原理晶閘管控制電路

      楊桂華

      摘 要:介紹單相全波可控整流電路,設(shè)計其主電路及控制電路,簡述晶閘管的觸發(fā)過程,敘述其工作原理。

      關(guān)鍵詞:單相全波可控整流電路;主電路;控制電路;晶閘管;工作原理

      整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種,它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。整流電路的應(yīng)用十分廣泛,例如直流電動機,電鍍、電解電源,同步發(fā)電機勵磁,通信系統(tǒng)電源等。

      1系統(tǒng)介紹

      單相全波可控整流電路是一種實用的單相可控整流電路,又稱單相雙半波可控整流電路。

      該電路主要由四部分構(gòu)成,分別為電源,過電保護(hù)電路,整流電路和觸發(fā)電路構(gòu)成。輸入的信號經(jīng)變壓器變壓后通過過電保護(hù)電路,保證電路出現(xiàn)過載或短路故障時,不至于傷害到晶閘管和負(fù)載 。在電路中還加了防雷擊的保護(hù)電路,然后將經(jīng)變壓和保護(hù)后的信號輸入整流電路中,整流電路中的晶閘管在發(fā)出信號的作用下動作,以發(fā)揮整流電路的整流作用。

      在電路中,過電保護(hù)部分我們分別選擇快速熔斷器做過流保護(hù),而過電壓保護(hù)則采用RC電路。這部分的選擇主要考慮到電路的簡單性,所以采用這樣的電路保護(hù)部分。

      學(xué)習(xí)整流電路的工作原理時,要根據(jù)電路中開關(guān)器件通、斷狀態(tài)及交流電源電壓波形和負(fù)載的性質(zhì),分析其輸出電壓、電路中各元器件的電壓及電流波形。

      2電路分析

      2.1主電路分析

      單相全波可控整流電路圖如圖1.1

      變壓器T帶中心抽頭,在U2正半周,VT1工作,變壓器二次繞組上半部分流過電流。若在時觸發(fā),VT1導(dǎo)通,電流經(jīng)VT1、阻感負(fù)載和T二次側(cè)中心抽頭形成回路,但由于大電感的存在,U2過零變負(fù)時,電感上的感應(yīng)電動勢使VT1繼續(xù)導(dǎo)通,直到VT2被觸發(fā)時,VT1承受反向電壓而截止,輸出電壓波形出現(xiàn)了負(fù)值部分;在U2負(fù)半周,VT2工作,變壓器二次繞組下半部分流過反方向的電流,在時觸發(fā),VT2導(dǎo)通,負(fù)載電流從VT1 換流至VT2中。在wt=2π,電壓U2過零時,VT2因電感中的感應(yīng)電動勢一直導(dǎo)通,直到下個周期VT1導(dǎo)通。此后重復(fù)以上過程。

      2.2控制分析

      為了保證晶閘管電路正常、可靠的工作,觸發(fā)電路必須滿足以下要求:

      ①觸發(fā)脈沖有足夠的寬度;

      ②觸發(fā)脈沖有足夠的幅度;

      ③觸發(fā)脈沖有合適的觸發(fā)功率;

      ④觸發(fā)脈沖應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。

      根據(jù)任務(wù)要求,由于整流器采用的是晶閘管,因此采用晶閘管直接觸發(fā)電路。此電路是同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路,輸出為單窄脈沖,也可為雙窄脈沖。本設(shè)計采用單窄脈沖,電路可分為三個基本環(huán)節(jié):脈沖的形成與放大,鋸齒波的形成和脈沖移相,同步環(huán)節(jié)。此外電路中還有強觸發(fā)和雙窄脈沖的形成環(huán)節(jié)?,F(xiàn)重點介紹脈沖形成,脈沖移相,同步等環(huán)節(jié)。

      有同步變壓器副邊輸出交流同步電壓,經(jīng)VD半波整流,再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行消波,從而得到梯形波電壓,其過零點與電源電壓的過零點同步,梯形波通過R7及等效可變電阻V5向電容C1充電,當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓是,單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通,電容通過脈沖變壓器原邊放電,脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時由于放電時間常數(shù)很小,C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓,使V6關(guān)斷,C1再次充電,周而復(fù)始,在電容C1兩端出現(xiàn)鋸齒波形,在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。在一個梯形波周期內(nèi),V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次,但只有輸出的第一個觸發(fā)脈沖對晶閘管的觸發(fā)時刻起作用。充電時間常數(shù)由電容C1和等效電阻決定,調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電時間,控制第一個尖脈沖的出現(xiàn)時刻,實現(xiàn)脈沖的移相控制。電位器RP1已裝在面板上,同步信號已在內(nèi)部接好,所有的測試信號都在面板上引出。

      3結(jié)束語

      本文總結(jié)了單相全波可控整流電路主電路和控制電路的工作過程,通過分析單結(jié)晶體管的觸發(fā)過程,達(dá)到整流的效果。

      (作者單位:遼寧工貿(mào)學(xué)校)

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