毕业论文：晶闸管直流稳压电源文档44页

电力半导体变流技术的发展方向为进步提高晶闸管器件的性能，除普通晶闸管向高电压大电流发展外，还大力研制生产特殊的晶闸管，如双向可关断逆导场控光控晶闸管等。

功率器件由单个结构向模块结构发展，即由几个功率器件芯片组成个模块，缩小体积，减少连线，以方便使用。

近几年国际上已发展了功率集成电如城市电车电气机车电瓶搬运车和铲车以及开关直流电源等。

把电网的交流电变换成频率与大小可调的交流电称为变频。

变频电源主要用于交流电动机变频调速中频加热熔炼不停电电源等，这是很有发展前途的应用领域。

交流调压利用晶闸管的开关特性代替老式的接触调压器感应调压器和电抗器调压，用晶闸管实现交流到可变交流之间的变换称为交流调压其主要用于灯光亮度控制温度控制以及交流电动机的调压调速等。

直流斩波调压利用品闸管作直流开关，控制晶闸管的通断的直流电压变换成可调的直流电压称为斩波调压又称脉冲调压。

其主要用于采用直流电源的车辆凋速传动，交流电动机的调压调速等。

交流调压利用晶闸管的开关特性代替老式的接触调压器感应调压器和电抗器调压，用晶闸管实现交流到可变交流之间的变换称为交流调压其主要用于灯光亮度控制温度控制以及部分内容简介用于线绕式电动机串级调速与直流高压输电。

把电网的交流电变换成频率与大小可调的交流电称为变频。

变频电源主要用于交流电动机变频调速中频加热熔炼不停电电源等，这是很有发展前途的应用领域。

交流调压利用晶闸管的开关特性代替老式的接触调压器感应调压器和电抗器调压，用晶闸管实现交流到可变交流之间的变换称为交流调压其主要用于灯光亮度控制温度控制以及交流电动机的调压调速等。

直流斩波调压利用品闸管作直流开关，控制晶闸管的通断比和通断频率，将固定的直流电压变换成可调的直流电压称为斩波调压又称脉冲调压。

其主要用于采用直流电源的车辆凋速传动，如城市电车电气机车电瓶搬运车和铲车以及开关直流电源等。

无触点功率静态开关晶闸管作为功率开关元件代替接触器与继电器用于操作频率与开关频率高的场合。

如轧机的辊道传动机床频繁的正反转高精度温度控制等，其工作频率有时高达每小时次，般电磁接触器工作星期就达到正常使用寿命而损坏。

而晶闸管无触点功率开关具有无声无火花开关频率高电磁干扰小以及寿命长等优点，虽然次投资较大，但使用可靠维护方便，因此应用日益广泛，在易燃易爆等特殊场合，采用晶闸管功率开关更为适合。

晶闸管组成的变流装置有以下优点装置功率放大倍数大，可达以上，与直流发电机组相比，要高三个数量级。

快速响应好，变流机组为秒级而晶闸管为毫秒级。

功耗低效率高，节能效果显著。

它是静止式电子装置，体积小，重量经，无噪声，无火花磨损，维护方便，可靠性高。

缺点晶闸管元件的电压电流过载能力差，必须设置可靠的保护措施。

晶闸管采用移相触发时，出现非正弦电压与电流，使电网波形畸变产生高次谐波导致电网质量下降。

移相控制在控制角大时，功率因数低。

以上不足随着元件质量的提高保护措施的成熟以及电路设计的改进，正在逐步被克服。

电力半导体变流技术的发展方向为进步提高晶闸管器件的性能，除普通晶闸管向高电压大电流发展外，还大力研制生产特殊的晶闸管，如双向可关断逆导场控光控晶闸管等。

功率器件由单个结构向模块结构发展，即由几个功率器件芯片组成个模块，缩小体积，减少连线，以方便使用。

近几年国际上已发展了功率集成电路，功能上含有逻辑控制功率保护以及传感与测量等部分，更进步的则含有微机控制部分。

新型功率器件发展迅速。

晶闸管与大功率晶体管类是靠门极基极的电流变化来实现器件的工作的，目前已出现靠电场来改变基区中空间电荷层的宽度的器件，以便控制电流通道的夹断或打开，这类器件有静电感应晶体管和静电感应晶闸管。

另类是靠电场来改变沟道的导电类型使器件开关，这类器件有功率管和绝缘门极晶体管。

这两类器件已完全进入生产实用阶段。

本文主要介绍以晶闸管为整流原器件的直流稳压电源的设计。

包括晶闸管元件可控整流主电路设计控制电路设计触发控制电路设计及过压过流保护设计。

在进行设计时，要着重物理概念与基本分析方法，要理论联系生产实际，做到元件电路应用三方面相结合。

要特别注意各种电路的波形与相位分析，从波形分析中进步理解电路工作情况，同时要注意读图与分析线路能力的培养。

由于本设计实践性很强，要特别重视动手能力的锻炼，提高接线测量调整以及故障分析的能力。

本设计内容丰富，涉及高等数学电子技术基础电机与拖动等课程的知识，需要学习时复习相关课程与进行踪合运用。

第二章主电路的设计主电路设计包括整流变压器设计晶闸管的选用整流方式的选用以及滤波电路的设计。

其主要构造如图。

图整流晶闸管和三相桥晶闸管特性本设计整流元件使用晶闸管，它有下列特性晶闸管的导通条件在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的门极和阴极间也加正向电压，两者缺不可。

晶闸管旦导通，门极即失左控制作用，因此门极所加的触发电压般为脉冲电压。

晶闸管从阻断变为导通的过程称为触发导通。

门极触发电流般只有几十毫安到几百毫安而晶闸管导通后，可以通过几百几千安的电流晶闸管的关断条件使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。

维持电流是保持晶闸管导通的最小电流。

主电路图为三相桥式全控整流电路，它可以看作是组共阴接法和另组共阳接法的三相半波可控整流电路申联而成的。

共阴组在正半周导电，图三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。

为使时及时三相桥式整流电路输出波形图负载电流连续平滑，有利于直流电动换向及减小火花，以改善电动机的机械特性，流经变压器的电流为正向电流共阳组在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流如图。

变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。

被要串入电感量足够大的平波电抗器，这样就等同于含有反电动势的大电感负载电路继电器常闭控制电路的设计计算如图所示，控制部分分为电流调节，电流反馈，电压调节电压反馈护四个部分。

根据先内环后外环的原则，先设计电流调节器，后设计电压调节器。

电流调节器的设计已知电源输出为，相当于接的负载。

即晶闸管整流装置采用三相桥式电路，则晶闸管放大系数。

电流反馈滤波时间常数，输出限幅值，最大电压给定，动态超调电流，系统回路电阻取，时间常数，过载系数。

电流反馈系数。

三相桥式整流电路波头间隔时间是见表，为了基本滤平波头，应有。

故取电流滤波时间常数为。

表整流电路失控时间整流方式最大失控时间平均失控时间三相桥式由于晶闸管整流装置采用三相桥式电路，则。

于是有则的比例系数计算调节器电阻与电容般运放放大器输入电阻。

取都为，取。

取按此参数计算超调，符合要求电压调节器的设计计算无静差条件下，电压调节器输入稳定时必有考虑最大给定电压下也满足上式，则有电压环时间常数也采用调节器，其传递函数为按跟随性和抗扰性都较好的原则，取中频宽，则取，取，取，取电压反馈计算电压反馈信号取自整流输出端，输出端电压，本设计在输出端并联个电阻作为，电阻串接个电位器，在电位器的滑动触头上取反馈电压。

最大反馈电压为最大电流电阻最大发热功率电流反馈计算电流反馈信号取自整流变压器二次侧，也是三相整流桥输入端，采用电流互感器取信号，然后通过三相二极管整流桥将交流转换为直流电反馈到电流调节器。

由主电路计算可知，整流变压器的二次电流为，则互感器输出为。

通过三相全桥二极管整流可知输出取的电位器，则输出电流电阻功率二极管最大承受电压为第五章晶闸管的触发电路的设计触发电路的要求由晶闸管的导通条件可知，当晶闸管承受正向阳极电压时，必须在门极和阴极之间加适当的正向电压，晶闸管才能正向导通。

这种控制晶闸管导通的电路称为触发电路，对于触发电路通常有如下要求触发电路输出的脉冲必须具有足够的功率。

为了使元件可靠地被触发导通，触发脉冲的数值必须大于门极触发电压和门极触发电流，即具有足够的触发功率。

但其数值又必须小于门极正向峰值电压和门极正向峰值电流，以防止晶闸管门极的损坏。

触发脉冲必须与晶间管的主电压保持同步。

为了保证控制的规律性，各晶闸管的触发电压与其主电压之间具有较严格的相位关系，即保持同步。

触发脉冲能满足主电路移相范围的要求。

为了实现变流电路输出的电压连续可调，触发脉冲应能在定的范围进行移相。

例如单相全控桥电阻负载要求触发脉冲移相范围为。

而三相全控桥电感性负载不接续流管时要求触发脉冲的移相范围是。

触发脉冲要具有定的宽度，前沿要陡。

多数晶闸管电路还要求触发脉冲图的前沿要陡，以实现精确的触发导通控制。

当负载为电感性时，晶闸管的触发脉冲必须具有定的宽度，以保证晶闸管的电流上升到擎住电流以上，使元件可靠导通。

常见的触发脉冲电压波形如图所示。

触发电路通常以组成的主要元件名称分类，可分为单结晶体管触发电路晶体管触发电路集成电路触发器计算机控制数字触发电路等。

下面介绍最常用的集成电路触发器。

集成触发电路及数字触发电路集成触发电路具有体积小功耗小温漂小性能稳定工作可靠等多种优点，近年来发展迅速，应用越来越多。

本节简要介绍系列中的组成的三相集成触发电路。

织成的三相集成触发电路如图所示，由三块块与块外加少量分立元件，可以组成全控桥集成触发电路，它比分立元件电路要简单得多。

移相触发器与是由同步锯齿波形成移相控制脉冲形成及放大输出等环节组成。

该器件适用于单相三相全控桥式装置中作晶闸管双