1设计任务及要求设计系统的主电路、触发电路及控制电源，绘制整流系统原理图，并计算主电路器件的参数。

其中负载为直流电动机，P N=2.2kw，U N =220V,I N=12.5A电压调节范围：0～220V。

由上述要求可知我们的设计任务分为：一、主电路，即三相桥式全控整流电路。

二、触发电路，可以用集成触发电路。

三、控制电源，包括给定电压，负偏移电压，同步变压器。

而给定电压和负偏移电压可以由给定电源来产生。

1.1设计任务设计三相桥式全控整流系统，设计任务可分为：一、主电路，即三相桥式全控整流电路。

二、触发电路，可以用集成触发电路。

三、控制电源，包括给定电压，负偏移电压，同步变压器。

而给定电压和负偏移电压可以由给点电源来产生。

1.2设计要求绘制整流系统原理图，并计算主电路器件的参数。

其中负载为直流电动机，P N=2.2kw，U N=220V,I N=12.5A。

电压调节范围：0～220V。

2 系统电路设计2.1系统主电路我们所设计的系统为三相桥式全控整流系统，总框图如下：主电路就是三相桥式全控整流，原理图如下：图2 三相桥式全控整流电路原理图在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线，而一次侧接成三角形是为了避免3次谐波流入电网。

阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5），称为共阴极组，这种接法为共阴极接法。

阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2），称为共阳极组，图1 系统总框图图5三相桥式全控整流电路带阻感负载a =90︒的波形图从上图我们可以看到，如果电感值比较大的话U d 中正负面积可以认为基本相等，这样的话平均值就近似为零了。

而整流输出电压是不能为负的，所以带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a 角最大值为90°。

其实三相桥式全控整流电路带负载不同，波形的区别不是很大，主要的区别在负载的电流波形上，因为如果是阻感负载的话，电感有平波的作用，在电感为无限大时，我们可以看做输出电流波形为一条直线。

但是电感不可能无限大，而且直流电动机的电感也不是很大，所以还是会有纹波，而且如果出现电流断续的情况的话，那么电动机的机械特性将会很软，所以为了克服这个缺点，我们一般会给主电路中直流输出侧，直流电动机串联了一个平波电抗器。

平波电抗器的作用是用来减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。

只要电感为足够大时就能使电流连续了，就不会出现时电动机机械特性很软的情况了。

这样也可以近似的将负载电流特性看为一条水平的直线。

通过以上的波形图和对电路的总结，我们可以得到三相桥式全控整流电路的一些特点：一、整流电路中每一时刻都是2个晶闸管同时导通，来构成回路，而且共阴极组和共阳极u组每组都只有一个晶闸管导通，既不能为同组的晶闸管同时导通，也不能一相的晶闸管同时导通。

二、六个晶闸管的触发脉冲要按顺序给定，可以通过控制相位来达到这个目的。

具体如下所述，每个晶闸管按顺序相位依次相差60°，而共阴极组和共阳极组的晶闸管每一组相位依次相差120°，而同一相的上下桥臂的相位要相差180°。

三、由于三相桥式全控整流电路的输出电压一周期脉动6次，并且每次脉动的波形都一样，所以它又称为六脉冲整流电路。

我们可以通过三相桥式全控整流电路波形图，图N看出来。

四、若要让整流电路在一般情况下正常工作，比如合闸启动过程中、电流断续，就要保证同时导通的两个晶闸管都有触发脉冲。

主电路图如下:图6 三相桥式全控整流主电路图在该电路中，我在每个晶闸管都并联了保护电路，由一个电容和电阻做成。

同时又在变压器二次侧上串联了一个快速熔断器。

也是起保护作用的。

因为我们的电路可以应用于生产实践中，所以一定要加上保护电路。

2.2系统触发电路我们所设计的系统为三相桥式全控整流系统，在主电路中用到了六个晶闸管，而晶闸管的触发脉冲的产生和控制，是很重要的一部分，因为如果某个晶闸管该导通却没有导通的话，可能会导致电路中某个元件的损毁，或者整个电路的瘫痪。

通过晶闸管的静态特性，我们可以知道，首先要让让晶闸管承受正向电压，这样晶闸管才可以导通，而在晶闸管在承受正向电压情况下，也仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。

而晶闸管电流的变化会有一个梯度，所以要保证触发脉冲的宽度。

而三相桥式全控整流电路，要保证同时导通的两个晶闸管均有触发脉冲。

可以采用两种方法来达到目的。

第一种方法是将脉冲宽度大于６０°，一般为８０°到１００°，被称为宽脉冲，第二种方法就是用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差６０°，一般为２０°到３０°，被称为双脉冲触发。

这两种方案相比较的话，宽脉冲触发优点是与双脉冲相比可以减少一个输出脉冲，缺点是为了不使脉冲变压器饱和，要将铁心体积做的较大，这样的话就会使脉冲前沿不够陡，晶闸管串联使用不利。

而双脉冲的优点是它所要求的触发电路输出功率小，缺点是电路比较复杂。

所以选择双脉冲触发，它可以保证晶闸管得到较高稳定性的触发特性。

因为三相桥式全控整流主电路中由六个晶闸管组成，那么触发电路中就要有六个输出端，所以集成触发电路我们选择了三片ＫＪ００４芯片和一片ＫＪ０４１芯片，这样就可以形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，这里我们选择三极管来进行放大。

这样的话就构成了完整的三相全控桥触发电路。

2.2.1 KJ004芯片KJ004芯片，又叫做晶闸管移相触发集成电路。

它是双列式直插式集成电路，适应于单相、三相全控桥式晶闸管的双脉冲触发。

目前应用比较广泛。

它之所以应用比较广泛，是因为它可以输出两路相位互差180°的移相脉冲，输出负载能力大，移相性能好，正负半周脉冲相位比较均衡，而且它对同步电压要求低。

管脚图如下：各管脚功能说明：引脚1为同相脉冲输出端，它的作用是使用时接正半周导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器引脚2、6、10都为空脚，悬空接就可以了。

引脚3和4要通过电容连接起来的。

其中引脚3是锯齿波电容连接端，而引脚4是同步锯齿波输出端，它通过电阻进行移相。

引脚5是芯片工作的负电源输入端，使用时接用户系统的负电源。

引脚7为接地端，使用时直接接电路的控制电源地端。

引脚16为系统的工作正电压输入端，使用时接控制电路电源，一般为15V。

引脚8功能为同步电源信号输入端，它接控制电路的同步变压器，此芯片要求同步电压为30V。

引脚9为芯片连接最为重要的一部分，它的功能是移相、偏置及同步信号综合端，使用时分别通过三个等值电阻接锯齿波、偏置电压及移相电压。

该引脚主要来提供芯片工作所需要的电压。

引脚11和12是通过电容连在一起的。

11脚为方波脉冲输出端通过电容与12脚相连，而12脚为脉冲信号输入端，它通过一个电容与电源相接，并通过电容与11脚相连。

引脚13和14都为脉冲调制及封锁控制端，其中13脚为负脉冲，14脚为正脉冲。

它们在使用时接调制脉冲源输出或保护电路输出，在我所设计的系统这两个脚没有接外接电路。

通过以上的管脚说明及其功能，我们可以知道如何从KJ004集成块的管脚引线，将外部电路连接起来。

2.2．2 KJ041芯片KJ041芯片，又称为六路双脉冲形成器。

它也是三相全控桥式触发线路中常用的电路，具有取脉冲形成和电子开关控制封锁双脉冲形成功能。

将它和三个KJ004连接到一起就可以达到六路双脉冲触发电路，这样三相桥式全控整流电路的各个晶闸管就可以按条件稳定的进行触发，使电路可以正常的运行。

管脚图如下：KJ041管脚说明：引脚1和4都为电网A相触发脉冲输入端，而1脚为正半周的触发脉冲，4脚为负半周的触发脉冲。

引脚3和6都为电网B相触发脉冲输入端，而3脚为正半周的触发脉冲，6脚为负半周的触发脉冲。

引脚2和5都为电网C相触发脉冲输入端，而5脚为正半周的触发脉冲，2脚为负半周的触发脉冲。

上述六个管脚就为三相脉冲触发的输入端，我们将各相对应各自的管脚就可以将电路连接起来。

引脚7功能为输出脉冲封锁端，当7脚为高电平时，它封锁输出。

引脚8为接地端，使用时直接接电路的控制电源地端。

引脚16为系统的工作正电压输入端，使用时接控制电路电源，一般为15V。

引脚9为空脚，悬空接就可以了。

引脚12和15均为A相输出端，使用时15脚接触发A相正半周晶闸管的功放单元输入端，而12脚接触发A相负半周晶闸管的功放单元输入端；引脚10和13均为B相输出端，使用时13脚接触发B相正半周晶闸管的功放单元输入端，而10脚接触发B相负半周晶闸管的功放单元输入端；引脚11和14均为C相输出端，使用时11脚接触发C相正半周晶闸管的功放单元输入端，而14脚接触发C相负半周晶闸管的功放单元输入端；通过以上的管脚列表我们可以知道如何从KJ004集成块的管脚引线，将外部电路连接起来。

2.2.3 同步变压器同步变压器，为触发脉冲信号提供高度。

在KJ004芯片中，8脚的作用为同步电源信号输入端，接同步变压器的二次侧，而它所接的电压要求为30V，所以同步变压器匝数比K的计算公式如下：K==7.33同步变压器的电路图如下所示：图9 同步变压器电路图2.2.4脉冲变压器脉冲变压器是由一个变压器为主体的。

它的二次侧接了个起调压作用的两个二极管，后面的就是其中的一个脉冲触发端，比如G1、K1，其中G1端对应的接门极，K1端对应的接阴极。

这样就可以达到触发的作用了。

图10 晶闸管管脚图这样触发电路对应端与晶闸管相应管脚连接起来。

即G1端对应的接门极G，K1端对应的接阴极K。

这样就可以达到触发的作用了。

脉冲变压器电路图如下：图11 脉冲变压器电路图集成触发电路的电路图如下所示：图12 触发电路电路图在该电路中，左侧下端为+Uco的给定电压，而上侧位-Up的负偏移电源。

整个电路组成了六路双脉冲的集成电路板。

2.3控制及偏移电源控制电源，包括给定电压，负偏移电压，同步变压器。

而给定电压和负偏移电压可以由给定电源来产生。

上面电路图中的+Uco就是给定电压，而—Up就被称作负偏移电压，这两个电压有下图所示的电路图来产生，他们是给集成脉冲触发器一个正电压，一个负电压。

其中芯片7815、7915，将在下面做介绍。

它是通过整流、滤波、稳压源，然后输出直流电压。

前面的桥式电路起着整流的作用。

图13 控制及偏移电源电路图2.4给定电源我们所用的7815、7915芯片，统称为固态三端稳压器，它们各自属于78⨯⨯、79⨯⨯系列。

78⨯⨯后面的数值代表的就是稳压器所输出的电压数。

7815为三端正稳压器电路,TO-220F封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。

内含过流、过热和过载保护电路。

带散热片时，输出电流可达1A。

虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。

而7915为三端负稳压器电路，其他性能和特征跟79⨯⨯基本上是类似的。