目 录
1. 绪论......................................................1 2. 主电路设计及原理..........................................2
2.1总体框架图..........................................2 2.2 三相桥式全控整流电路的原理........................2 2.3 实验内容..........................................5 3. 单元电路设计..............................................7
3.1 主电路.............................................7 3.2 触发电路...........................................7 3.3 保护电路...........................................8 3.4 硬件电路PCB版图..................................11
3.4.1 顶层视图.....................................11 3.4.2 底层视图.....................................12 3.4.3 顶层覆盖图...................................12 3.4.4 3D视图......................................13
4 .电路分析与仿真...........................................14
4.1 带电阻负载的波形分析..............................14 4.2 三相桥式全控整流电路定量分析......................16 4.2.1 仿真模型图..................................19 4.2.2 仿真实验结论................................19 5. 结论.....................................................20 6. 参考文献.................................................22 7. 附录.....................................................23
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第一章 绪论
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。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 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、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。
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第二章 主电路设计及原理
2.1 总体框架图
交流源±220V 主变压器 触发脉冲 主电路 保护电路 图2.1 总体框架图
2.2 三相桥式全控整流电路的原理
一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
（2）对触发脉冲的要求：
1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60?。
2)共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120?，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120?。
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3)同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180?。
（3）Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）
（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。 6 个晶闸管导通的顺序是按 VT6 – VT1 → VT1 – VT2 → VT2 – VT3 → VT3 – VT4 → VT4 – VT5 → VT5 – VT6 依此循环，每隔 60 °有一个晶闸管换相。为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为 60 °。三相桥式全控整流电路原理图如右图所示。
三相桥式全控整流电路用作有源逆变时，就成为三相桥式逆变电路。由整流状态转换到逆变状态必须同时具备两个条件：一定要有直流电动势源，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；其次要求晶闸管的 a ＞ 90 °，使 U d 为负值。
三相桥式全控整流电路 原理图
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2.3 实验内容
⒈ 接线
在实验装置断电的情况下，按三相桥式全控整流及有源逆变电路实验线路图及接线图进行接线。图中的 可调电阻器 R p ，选用 MEL ﹣ 03 中的其中一组可调电阻器并联， R p 的初始电阻值应调到最大值。 ⒉ 触发电路调试
将 MCL ﹣ 32 电源控制屏的电源开关拨向“开”的位置，接通控制电路电源﹙红色指示灯亮﹚ 。
⑴ 检查晶闸管的 触发 脉冲是否正常 。用示波器观察 MCL ﹣ 33 脉冲观察孔“ 1 ” ～“ 6 ” ，应有相互间隔 60 o ，幅度相同的双脉。
⑵ 用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极，应有幅度为 1V ﹣ 2V 的脉冲。 ⑶ 调节 MCL ﹣ 31 的给定电位器 RP1 使 U g ＝ 0V ，然后调节偏移电压 U b 使 a ＝ 150 o ，逐渐 调节 给定电压 U g ，观察 触发脉冲移相范围是否满足 a ＝ 30 °～ 150 °。 ⒊ 三相桥式全控整流电路
⑴ 调节 MCL ﹣ 31 的给定电位器 RP1 使 U g ＝ 0V 。
⑵ 将主电路开关 S1 拨向左边短接线端接通电阻负载，将 R d 调至最大值 (450 W ) 。
⑶ 按下 MCL ﹣ 32 电源控制屏的“闭合”按钮，接通 主电路电源 ﹙绿色指示灯亮﹚。
⑷ 调节 MCL ﹣ 31 的给定电位器 RP1 使 a ＝ 90 °， 用示波器观察记录 整流电路输出电压 U d ＝ f （ t ）以及晶闸管两端电压 U VT ＝ f （ t ）的波形。采用类似方法，分别 观察记录 a ＝ 30 °、 a ＝ 60 °时 U d ＝ f （ t ）、 U VT ＝ f （ t ）的波形。 ⒋ 三相桥式有源逆变电路
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