单相半控桥式晶闸管整流电路的设计

《单相半控桥式晶闸管整流电路的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章绪论电力电子学，又称功率电子学（PowerElectronics）。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电（高电压、大电流）或电工领域的一个分支又是电工学在弱电（低电压、小电流）或电子领域的一个分支，或者说是强弱相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。随着科学技术的日益发展，人们对电路的要求也越来越高，由于在生产实际中需要大小可调的直流电源，而相控整流电路结构简单，控制方便，

2、性能稳定，利用它可以方便地得到大中小各种容量的直流电能，是目前获得直流电能的主要方式，得到了广泛应用。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网共给用户的是交流电，而许多场合，例如点解，蓄电池的充电，直流电动机等，需要直流电。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍运用的是利用各种半导体元件产生直流电。这种方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。整流电路的形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。单相桥式半控整流电路，对每一个导电回

3、路进行控制，相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替，有利于降低损耗。所以本次课程设计我们将单结晶体管触发的单相晶闸管半控整流电路作为设计课题。19第二章方案的选择2.1元器件的选择1.可关断晶闸管的结构GTO的内部结构与普通晶闸管相同，都是PNPN四层结构，外部引出阳极A、阴极K和门极G如图2-1.和普通晶闸管不同，GTO是一种多元胞的功率集成器件，内部包含十个甚至数百个共阳极的小GTO元胞，这些元胞的阴极和门及在器件内部并联在一起，是器件的功率可以达到相当大的数值。(a)(b)(c)图2-1GTO的结构（a

4、）、等效电路（B）和图形符号（c）2可关断晶闸管的工作原理GTO的导通机理与SCR是完全一样得。GTO一旦导通之后，门极信号是可以撤除的，在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和，而不像普通晶闸管那样处于深度饱和状态，这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。GTO在关断机理上与SCR是相同的。门极加负脉冲即从门极抽出电流，强烈正反馈使器件退出饱和而关断。3可关断晶闸管的特点可关断晶体管具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高，电流大等。同时它又是全控型器件，即在门极正脉冲电流触发下导通，在负脉冲电流触发下关

5、断。故在本次设计中我们选择可关断晶闸管。192.2主电路结构及工作原理图2-2单相半控桥式整流电路带大电感负载接续流二极管时的波形(a)电路：(b)波形如图2-2所示，当u2的正半周、控制角为α时，触发晶闸管V1，则V1和VD2因承受正向电压而导通。当u2下降到零并开始变负时，由于电感的作用，它将产生一感应电势使V1继续导通。但此时VD1已承受正向电压正偏导通，而VD2反偏截止，负载电流id经VD1、V1流通。此时整流桥输出电压为V1和VD1的正向压降，接近于零，所以整流输出电压ud没有负半周，这种现象我们把它叫做

6、自然续流。在这一点上，半控桥和全控桥是不同的。u2的负半周具有与正半周相似的情况，控制角为α时触发V2，V2、VD1导通，u2过零变正时经VD2、V2自然续流。根据以上分析，可求出输出电压平均值为其输出电压有效值为:192-1流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为:2-22-32.3参数的计算本电路由于采用了Matlab仿真，器件的参数我们采用默认值，这里主要计算电阻和脉冲信号源的延迟时间。本次设计的基本要求是：交流100V/50Hz;输出功率：500W;调相范围0—180度。一般输出电压为50V就可以了，可设电阻为

7、5欧，电感视为无限大，此次设为3H。设置每个元件的仿真参数。最为关键的是控制角α的调节是通过脉冲发生器的相位延迟来实现的，由于其单位是秒，而控制角的大小是通过度来衡量的，所以要进行单位转化，即把角度转化为秒，转化时两个脉冲发生器的延时时间可分别按公式2-4，2-5来转化。交流电压源的频率取为50Hz，因此每个周期的时间就是1/50s，每一度角对应的时间就是1/(50×360)s。在此设定控制角为30°，则脉冲发生器P1的延时应设为30/(50×360)s。由于脉冲信号在每个周期触发两次，所以其周期为0.01s，所以脉

8、冲发生器P2的延时设为30/(50×360)+0.01s。由于没有直接可用的电阻元件，只有RLC的几种组合电路，所以采用串联的RLC组合来等效电阻，选择其中的RL项来等效阻感性负载，可将其电感参数设为3H。同理，利用二极管与电阻的并联元件将其中的电阻设为无穷大，起到二极管的作用。触发角/（交流电压源的频率×360）2-4触发角+180/（交流电