电力电子课程设计--单相桥式可控整流电路设计

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1、电力电子课程设计说明书电力电子技术课程设计说明书单相桥式可控整流电路设计计算机与控制工程学院学生姓名：学号：电气工程及其自动化学院：专业：指导教师：2013年12月27日第II页电力电子课程设计说明书目录1引言……………………………………………………………………………12设计内容及要求……………………………………………………………23主电路设计…………………………………………………………………23.1主电路设计…………………………………………………………………23.2主电路工作原理………………………………………………………24元器件参数计算选取………………………………

2、…………………………35实验仿真………………………………………………………………………55.1实验电路……………………………………………………………………55.2α=1.03rad时参数设置及仿真……………………………………………65.3α=2.09rad时参数设置及仿真……………………………………………76结论……………………………………………………………………………8参考文献……………………………………………………………………………9电力电子课程设计说明书1引言1．1什么是整流电路整流电路是电力电子中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备

3、。大多数整流电路由变压器.整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速.发电机的励磁调节.电解.电镀.等领域得到广泛应用。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中交流成分。变压器设置与否是具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。可以从各种角度对整流电路进行分类，主要的分类方法有：按组成的期间可分为不可控，半控，全控三种；按电路的结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入详述分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧的方向是单向还是双向，又可分为

4、单拍电路和双拍电路。1.2整流电路的发展与应用电力电子器件的发展对电力电子的发展起着决定性的作用。1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命；70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）.电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（power-MOSFET）为代表的全控型器件发展迅速，把电力电子技术推上一个全新的阶段；80年代后期，以绝缘极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件异军突起，成为了现代电力电子技术的主导器件。另外，采用全控型器件的电路的主要控制方式为PWM脉宽调制式，后来，又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电

5、路（PIC），随着全控型电力电子器件的发展，电力电子电路的工作频率也不断提高。同时，电力电子器件的开关损耗也随之增大，为了减小开关损耗，软开关技术应运而生，零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）把电力电子技术和整流电路的发展推向了新的高潮。1.3本设计的研究意义尽管随着IGBT在整流电路的应用，本设计中用到的晶闸管已不常见，但是电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的，研究晶闸管有利于夯实基础以及加强对电力电子技术这本书整体的理解，所以选定单相桥式可控整流电路作为本次课程设计的主题。第9页共9页电力电子课程设计说明书2设计内容及要求2.

6、1设计条件1.单相桥式可控整流电路，电阻性负载2．电源电压：U2=220V，50Hz3.要求输出的平均电压在50~150V范围内可调，在这个范围内，要求平均电流能达到10A2.2设计要求1．说明主电路的工作原理2．求晶闸管控制角度范围，导通角范围，R范围，电源二次侧容量，晶闸管电流、电压额定参数选择3.仿真记录电源电压、触发信号、晶闸管电流和电压，负载电流和电压的波形图3主电路设计3.1主电路图设计3.2主电路的工作原理第9页共9页电力电子课程设计说明书由四只晶闸管组成桥式电路，其中VT1，VT3为一组桥臂；VT2，VT4为另一组桥臂。如晶闸管VT1，VT3的门极同时

7、在α处分别同加触发电压，则在正电压作用下，VT1，VT3导通，使负载两端的电压Ud=U2，直到U2进入负半周，晶闸管VT1，VT3会承受反压而关断。所以在此时间段内VT1，VT3导通，VT2,VT4截止。在π+α时，VT2、VT4有触发信号，则VT2,VT4导通，VT1,VT3截止。4元器件参数计算选取整流电压平均值为：=220V，α=0时，Ud=Ud0=0.9U2。α=180°时，Ud=0。可见，α角的移相范围为180°。若要求输出的平均电压在50~150V范围内则可调晶闸管控制角度范围59°—119.7°，导通角θ范围60.3°—121°。向负载