电力电子变流

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1、郑州航空工业管理学院《电力电子变流技术》课程设计2009级电气工程及其自动化专业72班级题目单相交流调压电路的设计姓名学号090607211指导教师王艳芳职称讲师2012年6月7日12目录第一章设计准备1.1设计条件……………………………………………………11.2设计任务……………………………………………………11.3具体要求……………………………………………………11.4提示及注意事项……………………………………………1第二章相关元件的选定2.1晶闸管选型2.1.1晶闸管额定电流的确定……………………………………22.1.2晶闸管额定电压的确定………………………………

2、……22.2控制角移相范围的计算……………………………………32.3触发电路自振荡频率：电位器Re和电容C的选择………5第三章电路设计3.1触发电路3.1.1触发信号种类………………………………………………63.1.2触发电路设计………………………………………………63.2主电路的设计………………………………………………8第四章设计总结…………………………………………………9参考文献………………………………………………………………1012第一章设计准备1.1设计条件（1）电网：U1=220V，ƒ=50Hz（2）负载：阻感负载，电阻和电感参数自定，阻抗角不要太大，可在10

3、~30度之间（3）采用两个晶闸管反向并联结构（4）采用单节晶体管简易触发电路，单节晶体管分压比η=0.5~0.8之间自选（5）同步变压器的参数自定1.2设计任务（1）晶闸管的选型。（2）控制角移相范围的计算。（3）触发电路自振荡频率的选择：电位器Re及电容C的参数选择（见教材第2章第4节）（4）主电路图的设计：包括触发电路及主电路1.3具体要求（1）根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。（2）分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。（3）计算负载阻抗角，得到控制角的实际移相范围。（4）为了保证调压装置能够正常工作，应

4、使得控制角大于负载阻抗角，根据这个条件合理选择触发电路的自振荡参数（电位器Re及电容C）。（5）画出完整的主电路图。1.4提示及注意事项（1）给出具体的计算过程和分析过程。（2）可用波形图配合说明计算过程。（3）关于晶闸管额定电流的选择，请参阅第5章第1节，P101~P102，注意，有效电流最大值可根据标么值上限计算得到，需要用到负载阻抗，而阻抗是自选值。（4）由于控制角应大于等于阻抗角，因此单节晶体管自振荡电路的振荡频率有一个上限，参见教材P33，公式2-28。12第二章相关元件的选定2.1晶闸管选型取负载电阻R=100Ω；阻抗角φ=20°；η=0.6；n1:n2=1

5、0:1由φ=tan-1ωLR,ω=2πƒ=314得L=0.116H故Z=R+jωL=100+j36.424Ω；Z=1002+36.4242=106.4≈107Ω2.1.1晶闸管额定电流的确定当时可求得的上限值（P102，式5-15,5-16），用标么值表示为ITN=12παα+θsin2ωt-φdωt12=12πφφ+πsin2ωt-φdωt12=0.5由此可以得到流过晶闸管的最大电流有效值(P101,式5-14)为IT=2U1Z×0.5=1.45A（其中Z=107Ω）由P15，式1-9得晶闸管允许流过的电流平均值为IT(AV)=ITKƒ=1.451.57=0.92A由

6、于晶闸管的过载能力比一般电磁器件小，因而要选用晶闸管的通态平均电流为其实际正常平均值得1.5~2.0倍，使之有一定的安全裕量。取安全裕量值为2，ITAV=2×0.92=1.84≈2A故晶闸管的额定电流为2A。2.1.2晶闸管额定电压的确定在一个晶闸管导电时，它的管压降成为另一个晶闸管的反向电压而使其截止。于是，在一个晶闸管导电时，电路的工作情况和单相半波整流时相同。故晶闸管能承受的最大正向、反向电压均为2U1=311V。晶闸管的额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍，作为允许的操作过电压裕量。取安全裕量值为3，则额定电压为933V。综上，查表1-1(P12)选定通态平均

7、电流为3A的晶闸管。122.2控制角移相范围的计算对于阻感负载，当ωt=α+θ时，i0=0，将此条件带入式5-6，得控制角α、导通角θ及阻抗角φ三者的关系式：sinα+θ-φ=sinα-φe-θtanφ以φ为参变量，θ与α间的关系为单相半波阻感负载时的普通关系。现在，针对交流调压器，应附加θ≤180°的条件，于是得以φ为参变量的θ与α间的关系，如图5-3所示。图5-3单相交流调压器以φ为参变量的θ与α间的关系曲线此处分α>φ，α=φ，α<φ三种情况进行讨论。（1）α>φ时的波形如图所示12（α>φ时的波形）由三者关系式可以判断出导通角θ＜