PAGEPAGE18\\\单相半控桥式整流电路设计1单相半控桥式整流电路供电方案的选择在单相桥式二极管整流电路中，把其中两只二极管换成晶闸管就组成了半控桥式整流电路，这种电路在中小容量场合应用很广。图1.1电阻性负载的单相半控桥式整流电路1.1常见负载1)电阻性负载晶闸管在a时触发导通，当电源电压过零变负时，电流降到零，晶闸管关断。控制角0<α￡π，导通角0<θ￡π输出电压平均值为：电流平均值Id为：元件承受的最大正反向电压是:。流过元件的平均电流为：Id/2。带电阻性负载的单相半控桥式整流电路及电压、电流波形如图1.2。图1.2带电阻性负载的单相半控桥式整流电路电压、电流波形2）电感性负载半控桥式整流电路在电感性负载时也采用加接续流二极管的措施。有了续流二极管，当电源电压降到零时，负载电流流经续流二极管，晶闸管因电流为零而关断，不会出现失控现象。若晶闸管的导通角为q，则每周期续流二极管导通时间为2π-2q，因此，输出电压平均值为：流过每只晶闸管的平均电流和流过续流二极管的平均电流分别为：元件承受的最大正反向电压是：。带电感性负载的单相半控桥式整流电路及电压、电流波形如图1.3所示。图1.3带电感性负载的单相半控桥式整流电路电压、电流波形3）反电势负载：当整流电路输出接有反电势负载时，只有当电源电压的瞬时值大于反电势，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，整流电路才有电流输出，在晶闸管关断的时间内，负载上保留原有的反电势。负载两端的电压平均值比电阻性负载时高。图1.4带反电势负载的单相半控桥式整流电路带反电势负载的单相半控桥式整流电路及电压、电流波形如图1.5所示。图1.5带反电势负载的单相半控桥式整流电路电压、电流波形单相全控桥式整流电路：把半控桥中的两只二极管用两只晶闸管代替即构成全控桥。带电阻性负载时，电路的工作情况与半控桥一样，控制角移相范围也是0～π，输出平均电压、电流的计算公式也与半控桥相同，所不同的仅是全控桥每半周期要求触发两只晶闸管。带电感性负载且没有续流二极管的情况下，此时输出电压的瞬时值会出现负值，其波形如图所示，这时输出电压平均值为：1.2具体供电方案电源电压：交流100V/50Hz；输出功率：500KW；移相范围：30º~150º。2单相半控桥式（反电动势、电阻负载）整流电路主电路设计2.1主电路原理理单相半控桥式（反电动势、电阻负载）整流电路主电路原理图如图2.1所示。图2.1主电路原理图单相半控桥式（反电动势、电阻负载）整流电路主电路电压输出波形如图2.2所示。图2.1输出电压波形2.2变压器二次侧电压的计算电源电压：交流100V/50Hz；输出功率：500KW；移相范围：30º~150º；反电势：E=70V；设R=5Ω。2.3变压器一、二次侧电流的计算P=（Ud²/R）Ud=50V；P=Id²R；Id=10A。U1/U2=220/100=11/5V；N1/N2=11/5V。I2=5id/6=25/3A。2.4变压器容量的计算S=U1i1=100×25/3=833.33kv.A。2.5变压器型号的选择N1:N2=11/5,S=833.33kv.A。3电路元件的选择3.1整流元件的选择由于单相桥式半控反电动势、电阻负载电路主要器件是晶闸管，所以选取元件主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。3.2晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管芯及散热器两大部分，分别如图a及图b所示。a）螺栓型b）平板型图3.1晶闸管分类图晶闸管管芯及电路符号表示如图3.2所示。图3.2符号管芯是晶闸管的本体部分，由半导体材料构成，具有三个与外电路可以连接的电极：阳极Ａ，阴极Ｋ和门极（或称控制极）Ｇ，其电路图中符号表示如图1-6c）所示。散热器则是为了将管芯在工作时由损耗产生的热量带走而设置的冷却器。按照晶闸管管芯与散热器间的安装方式，晶闸管可分为螺栓型与平板型两种。螺栓型（图1-6a））依靠螺栓将管芯与散热器紧密连接在一起，并靠相互接触的一个面传递热量。a）自冷b）风冷c）水冷图3.3图晶闸管的散热器晶闸管管芯的内部结构如图3.6所示，是一个四层（P1—N1—P2—N2）三端（A、K、G）的功率半导体器件。它是在N型的硅基片（N1）的两边扩散Ｐ型半导体杂质层（P1、P2），形成了两个PN结J1、J2。再在P2层内扩散Ｎ型半导体杂质层N2又形成另一个PN结J3。然后在相应位置放置钼片作电极，引出阳极A，阴极K及门极G，形成了一个四层三端的大功率电