課程設計----三類半控橋式晶閘管整流電路設計(阻感負載)

1、<p><b>　　電子電力課程設計</b></p><p>　　學 院： 機械與電氣工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣信息工程 </p><p>　　題 目： 單相半控橋式晶閘管整流電路設計 </p><p>　　

2、（阻感負載） </p><p>　　指導教師： 職稱: 講師 </p><p>　　2013年 1 月 10 日</p><p><b>　　電子電力課程設計</b></p><p>　　2012-2013 學年第 一 學期</p><p

3、>　　學 院： 機械與電氣工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣信息工程 </p><p>　　課程設計題目： 單相半控橋式晶閘管整流電路設計 </p><p>　?。ㄗ韪胸撦d） </p

4、><p>　　起 迄 日 期： 12月 27 日～ 1月 13 日 </p><p>　　指 導 教 師： </p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　一．單相半控橋式晶閘管可控

5、整流電路（阻感負載）（無續(xù)流二極管） </p><p><b>　　1.工作原理</b></p><p>　　假設負載電流因電感足夠大而平直，當電源u2正半波，在=時觸發(fā),VT1后VT1、VT2導通，電流通路為A- VT1-L-R- VT2-B,電流由電源提供；當=后，電源電壓u2經(jīng)零變負，但由于電感電勢的作用，電流仍將繼續(xù)，電感通過R-VD1-VT1回路放

6、電。在=處，二極管VD2電流給VD1，電流iVD2及i2終止，在=～（+）區(qū)間電流由電感釋放電能提供。</p><p>　　當=（+）時觸發(fā)VT2導通，由于VT2的導通才能使VT1承受反壓而關斷，其后的工作過程與前半周類似。由此可見，VT1觸發(fā)導通后，需VT2的觸發(fā)導通才能關斷。因此流過晶閘管的電流在一個周期內各占一半，其換流時刻由門極觸發(fā)脈沖決定；而二極管VD1、VD2的導通與關斷僅由電源電壓的正負半波決定，在

7、=n(n為正整數(shù))處換流，所以單相半控橋式整流電路電感負載時各元件導通角均為1800，電源在區(qū)間內停止對負載供電。</p><p>　　半控橋式整流電路中的整流二極管VD1、VD2本身兼有續(xù)流二極管的作用，因此電路中不需另加續(xù)流二極管。但如果在工作中出現(xiàn)異常，比如VT2的觸發(fā)脈沖消失，則VT1由于電感續(xù)流作用將不能關斷，等到下一個正半波到來時，VT1無需觸發(fā)仍繼續(xù)導通，結果是：一只晶閘管與兩只二極管之間輪流導電，

8、其輸出電壓失去控制，這種情況稱之為“失控”。失控時的的輸出電壓相當于單相半波不可控整流時的電壓波形。在失控情況下工作的晶閘管由于連續(xù)導通很容易因過載而損壞。因為半導體本身具有續(xù)流作用，半控電路只能將交流電能轉變?yōu)橹绷麟娔?，而直流電能不能返回到交流電能中去，即能量只能單方向傳遞。同理，帶續(xù)流二極管的全控電路能量也只能單方向傳遞。</p><p><b>　　2.建模</b></p>

9、<p><b>　　3.仿真結果</b></p><p><b>　　4.小結</b></p><p>　　電路具有自續(xù)流能力，但實用中還需要加設續(xù)流二極管VD，以避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。</p><p>　　二、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（有續(xù)流二極管）</p><p&g

10、t;　　為了防止這種失控現(xiàn)象，仍須在半控橋式電路中加上續(xù)流二極管，可以在負載側并聯(lián)一個續(xù)流二極管D3。加了續(xù)流二極管的單相橋式半控電路如圖2－1所示。其輸出電壓波形與不加續(xù)流管時相同，原先流經(jīng)橋臂元件的續(xù)流電流現(xiàn)都轉移到續(xù)流二極管D3上。迫使晶閘管與二極管串聯(lián)電路中的電流小到維持電流以下使晶閘管關斷。續(xù)流二極管后的輸出電壓與不加時相同，但流過晶閘管的和二極管的電流波形不同。有續(xù)流二極管VD時，續(xù)流過程由VD完成，在續(xù)流階段晶閘管關斷，這

11、就避免了某一個晶閘管持續(xù)導通從而導致失控的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導電回路中只有一個管壓降，少了一個管壓降，有利于降低損耗。</p><p><b>　　1.電路原理</b></p><p><b>　　2.建模</b></p><p><b>　　3.仿真結果</b></p><p&

12、gt;<b>　　4.小結</b></p><p>　　三．單相橋式半控整流電路（晶閘管在同一橋臂）</p><p>　　1.電路結構與與原理</p><p><b>　　(1)電路結構</b></p><p><b>　?。?）.工作原理</b></p><

13、;p>　　當 正半周時，在wt=α時刻，觸發(fā)晶閘管 使其導通，電流從電源 正端— —L—R— — 負載向負載供電。</p><p>　　過零變負時，因電感L的作用使電流連續(xù)，L產(chǎn)生的感應電動勢使 受正向電壓而導通電流從L—R— — 形成回路，這樣經(jīng)過 和 續(xù)流。此階段忽略器件的通態(tài)壓降，則 =0，不像全控那樣出現(xiàn)為負的情況。</p><p>　　在 負半周wt=π+α時刻，觸發(fā) 使

14、其導通，則 承受反壓而關斷， 經(jīng) —L—R— — 端向負載供電。</p><p>　　過零變正時，因電感L的作用使電流連續(xù)，L產(chǎn)生的感應電動勢使 受正向電壓而導通電流從L—R— — 形成回路，這樣經(jīng)過 和 續(xù)流。此階段忽略器件的通態(tài)壓降， 又為0此后重復此過程</p><p><b>　　2.建模</b></p><p><b>　　

15、3仿真結果分析</b></p><p><b>　　4.小結</b></p><p>　　VD3和VD4串聯(lián)可起到續(xù)流作用</p><p><b>　　二、基本電量計算</b></p><p>　　1. 通過變壓器副邊繞組的電流有效值I2</p><p>　　2.

16、 流過晶閘管和整流管的電流平均值和有效值分別為</p><p><b>　　二、參數(shù)計算</b></p><p>　　1、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（無續(xù)流二極管）</p><p>　　1）電源電壓：交流100V/50Hz；</p><p>　　2）移相范圍：0°～180°。</

17、p><p><b>　　輸出電壓平均值：</b></p><p><b>　　U=0.9U2</b></p><p><b>　　輸出電流平均值：</b></p><p><b>　　= Ud/R</b></p><p>　　流過晶閘管

18、電流有效值</p><p><b>　　I= /</b></p><p><b>　　波形系數(shù)：</b></p><p><b>　　K= I/=/2</b></p><p>　　交流側相電流的有效值:</p><p><b>　　I=

19、3;I</b></p><p>　　令0時，U2=100V，P出=500W。</p><p>　　Ud=0.9U2(1+)/2=90V，</p><p>　　P出=Ud2/R,得R=16.2，取R=20。</p><p>　　Id=P出/Ud=5.56A，</p><p>　　Kf=IVT/ Id=/2=0

20、.707，</p><p>　　晶閘管的額定電流為：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍電流安全儲備，并考慮晶</p><p>　　閘管元件額定電流系列取5A。</p><p>　　晶閘管元件額定電壓U2=100=141.4V，取2～3倍電壓安全儲備，并考慮晶閘管額定電壓系列取300V。</p><p>　　所以選擇晶閘管和二極管的

21、額定電壓為 300V,額定電流為5A的，電感取無窮大，L=150H，R=20。</p><p>　　2、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（有續(xù)流二極管）</p><p>　　1）電源電壓：交流100V/50Hz；</p><p>　　2）輸出功率：500W；</p><p>　　3）移相范圍：0°～180°。&l

22、t;/p><p><b>　　輸出電壓平均值：</b></p><p><b>　　U=0.9U2</b></p><p><b>　　輸出電流平均值：</b></p><p><b>　　= Ud/R</b></p><p>　　流過

23、晶閘管電流有效值：</p><p><b>　　I= /</b></p><p><b>　　波形系數(shù)：</b></p><p><b>　　K= I/=/2</b></p><p>　　交流側相電流的有效值:</p><p><b>　　I=

24、·I</b></p><p><b>　　續(xù)流管電流有效值：</b></p><p><b>　　I=·I</b></p><p>　　令0時，U2=100V,P出=500W。</p><p>　　Ud=0.9U2(1+)/2=90V，</p><

25、p>　　Id=P出/Ud=5.56A，</p><p>　　Kf=IVT/ Id=/2=0.707，</p><p>　　晶閘管的額定電流為：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍電流安全儲備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取5A。</p><p>　　晶閘管元件額定電壓U2=100=141.4V，取2～3倍電壓安全儲備，并考慮晶閘管額定電壓系列取300

26、V。</p><p><b>　　令時，</b></p><p>　　IVT= Id=Id=5.56A時，</p><p>　　此時流過續(xù)流二極管的電流最大為5.56A，取2倍電流安全儲備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取20A。</p><p>　　續(xù)流二極管兩端的最大電壓為Ud=90V, 取2～3倍電壓安全儲備，并考慮

27、晶閘管額定電壓系列去200V。所以選擇續(xù)流二極管額定電壓為 200V,額定電流為20A的晶閘管和二極管，電感取無窮大，L=150H，R=20。</p><p><b>　　三、課程設計心得</b></p><p>　　一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我們所學習的知識，也培養(yǎng)了我們如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。</p&

28、gt;<p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我們深深體會到這句千古名言的真正含義．我們今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．</p><p>　　通過這次課程設計，小組成員在多方面都有所提高。通過這次課程設計，綜合運用本專業(yè)所學課程