单相半控桥式晶闸管整流电路地设计.doc

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1、学号：课程设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（阻感负载）学院自动化专业自动化班级100...班姓名指导教师许湘莲2012年12月29日一课程设计的性质和目的性质：是电气信息专业的必修实践性环节。目的：1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；2、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；3、初步掌握电力电子电路的设计方法。二课程设计的容:单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（阻感负载）     设计条件：1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相围0º~180º三课

2、程设计基本要求1、两人一个题目，按学号组合；2、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；3、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；4、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料；5、通过答辩。摘要电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输

3、出电压在0到180伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管与电力二极管。此外，还要用MATLAB对设计的电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进行分析。关键词：半控整流晶闸管目录1设计的基本要求11.1设计的主要参数及要求：11.2设计的主要功能12总体系统22.1主电路结构及其工作原理22.2参数计算23硬件电路43.1系统总体原理框图43.2驱动电路43.2.1驱动电路方案43.2.2驱动电路的设计53.3保护电路73.3.1变压器二次侧熔断器73.3.2晶闸管保护电流73.4触发电路84元器件的选择94.1晶闸

4、管94.1.1晶闸管的结构与工作原理94.1.2晶闸管的选择114.2电力二极管115MATLAB建模与仿真136心得体会16参考文献171设计的基本要求1.1设计的主要参数及要求：设计条件：1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相围0º~180º1.2设计的主要功能单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。单相桥式整流电路在感性负载电流连续时，当相控角α<90°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流；在α>90°时，可实现将直流电返送至交流电网的

5、有源逆变。在有源逆变状态工作时，相控角不应过大，以确保不发生换相（换流）失败事故。不含续流二极管的电路具有自续流能力，但一旦出现异常，会导致：一只晶闸管与两只二极管之间轮流导电，其输出电压失去控制，这种情况称之为“失控”。失控时的的输出电压相当于单相半波不可控整流时的电压波形。在失控情况下工作的晶闸管由于连续导通很容易因过载而损坏。因为半导体本身具有续流作用，半控电路只能将交流电能转变为直流电能，而直流电能不能返回到交流电能中去，即能量只能单方向传递。含续流二极管的电路具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，而且不会导致失控显现，

6、续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。2总体系统2.1主电路结构及其工作原理单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。其使用的电路图如下图2.1所示。图2.1主体电路结构原理图在交流输入电压u2的正半周（a端为正）时，Th1和D1承受正向电压。这时如对晶闸管Th1引入触发信号，则Th1和D1导通电流的通路为u2+→Th1→R→D1→u2-。这时Th2和D1都因承受反向电压而截至。同样，在电压u2的负半周时，Th2和D2承受正向电压。这时，

7、如对晶闸管Th2引入触发信号，则Th2和D2导通，电流的通路为：u2-→Th2→R→D2→u2+。这时Th1和D1处于截至状态。显然，与单相半波整流相比较，桥式整流电路的输出电压的平均值要大一倍。2.2参数计算输出电压的平均值：（2-1）=0时，Ud=Ud0=0.9U；=1800时，Ud=0。可见，角的移相围为1800。向负载输出的直流电流平均值为（2-2）输出电压平均值：U=0.9U2（2-3）输出电流平均值：=Ud/R（2-4）流过晶闸管电流有效值：I=/（2-5）波形系数：K=I/=/2（2-6）交流侧相电流的有效值:I=·I

8、（2-7）续流管电流有效值：I=·I（2-8）（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）（2-13）令0时，U2=220V,P出=50V×10A=500W。Ud=0.9U2(1+)/2=198VId=P出/Ud=10.8A，Kf=