电力电子技术课设单相可控变流器的设计精选

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1、武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书摘要电力电子技术是自动化专业中一门专业基础性强且与生产紧密联系的基础性课程，它由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的。它体现了弱电对强电的控制，具有很强的实践性，能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。电力电子技术包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。在电力电子技术中，可控整流是非常重要的一个章节。本设计为一个单相全控桥整流电路，阻感负载，其中条件R＝1.5Ω，

2、最大电流Idmax＝40A。通过整定各部分参数，可实现可控角移相范围为32°～90°，实现电压0～60V可调，设计有锯齿波触发电路，同时还设计有过电流及过电压保护电路，保护晶闸管不会烧坏。关键词：单相全控桥阻感负载触发电路武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书目录1概述12单相全控桥原理分析23参数整定23.1整流变压器参数的计算23.1.1二次侧相电压的计算23.1.2二次侧相电流及一次侧相电流的计算33.1.4功率因数的计算43.2晶闸管参数的计算43.2.1晶闸管的额定电压43.2.2晶闸管的额定电流53.2.3晶闸管对电网的影响54触发电路

3、的设计64.1触发电路的选择64.1.1KJ004的介绍64.1.2触发电路的设计74.2同步信号的定相85保护电路的设计85.1过电压保护85.2过电流保护85.3缓冲电路96总结10参考文献11附录12武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书单相可控变流器的设计1概述整流电路尤其是单相全控桥式整流电路在电力电子中应用广泛，不仅运用于一般工业，也广泛运用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。电力变流器是由一个或多个电力电子装置连同变流变压器、滤波器、主要开关及其他辅助设备组成的变流设备，它应能独立运行并完成规定功能。常见的电力变流器有

4、：整流器，用于交流到直流的变流；逆变器，用于直流到交流的变流；交流变流器，用于交流变流；直流变流器，用于直流变流。此次课设设计的为变流器中的整流器。整流电路通常由触发电路、主电路、滤波器和变压器组成。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的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。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。本次要求设计一个单相全控桥式整流电路，阻感负载，其中R＝1.5Ω，最大电流Id＝40A。设计晶闸管触发电路，包括选型及同步信号的定相，桥式电路

5、要求任何时刻都有两个晶闸管是导通的，所以触发电路的设计和信号控制式相当重要的；设计晶闸管的过电压保护与过电流保护，晶闸管的过流过压能力比较差，需要采取过流保护及过压保护措施。单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用；而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电

6、流减小一半，且功率因数提高了一半。单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。12武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书2单相全控桥原理分析单相桥式全控整流电路阻感负载如图1所示，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，在U2正半周承受电压U2，得到触发脉冲即导通，当U2过零时关断；VT2和VT3组成另一对桥臂，在U2负半周承受电压-U2，得到触发脉冲即导通，当U2过零时关断。负载中有大电感的存在使负载电流不能突变，负载电流i

7、d连续且波形近似为一水平线U2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。至时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通。VT2和VT3导通后，U2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流。晶闸管角移相范围为90°；导通角为180°，与触发角无关，承受的最大正反向电压均为。整流电压平均值为：直流电流平均值为：图1原理图及波形　　根据设计条件，，，计算可得。3参数整定3.1整流变压器参数的计算

8、3.1.1二次侧相电压的计算12武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书二次侧相电压U2是一