电力电子课设 单相可控变流器设计

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1、附件1：学号：0121011360116课程设计题目单相可控变流器设计学院自动化学院专业自动化班级自动化1001班姓名张帆指导教师李向明2013年1月3日课程设计任务书学生姓名：张帆专业班级：自动化1001班指导教师：李向明工作单位：自动化学院题目：单相可控变流器的设计初始条件：单相全控桥式可控整流电路或单相半控桥式可控整流电路，电阻-电感性（大电感）负载，R＝1.5Ω，额定负载电流Id＝40A，最大电流Idmax＝40A。要求完成的主要任务：1.单相可控主电路设计于参数计算，计算整流变压器参数，选择整流元件的定额）。讨论晶闸管电路对电

2、网的影响及其功率因数。2.触发电路设计（触发电路的选型，同步信号的定相等）。3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。4.系统原理分析5.提供系统总电路图。课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。时间安排：2012.12.24～2012.12.25收集资料2012.12.26～2012.12.28系统设计2012.12.29～2012.12.30撰写课程设计论文及答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名

3、：年月日摘要本次课程设计按照任务说明书的要求，完成了单相可控变流器设计。选择单相全控桥式整流（阻感性负载）作为设计方案，整个系统由交流电源、控制电路、驱动电路、负载电路以及保护电路组成，基本能够满足题目要求。经过对整个电路的MATLAB建模仿真，验证了方案的正确性。最后，给出了系统的总电路图。经过一周左右的课程设计，锻炼了动手动脑的综合能力。目录1设计背景12系统方案选择13单元电路设计33.1单相可控主电路设计参数计算33.1.1工作原理分析33.1.2整流电路参数计算43.1.3整流变压器参数计算53.2晶闸管电路对电网的影响及其功

4、率因数63.2.1晶闸管主要参数63.2.2晶闸管选取原则83.2.3晶闸管对电网的影响93.2.4系统功率因数计算93.3触发电路设计103.3.1触发电路的选择103.3.2触发电路设计123.4过电压保护与过电流保护电路设计133.4.1过电压保护设计133.4.2过电流保护设计143.4.3电流上升率di/dt的抑制153.4.4电压上升率dv/dt的抑制154系统总电路图165MATLAB仿真165.1MATLAB建模165.2参数设计175.3仿真结果186收获与体会207参考文献21单相可控变流器的设计1设计背景电力变流器

5、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：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。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀，电解电源，同步发电机励磁，通信系统电源等。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

6、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。整流电路可以从各种角度进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可以分为不可控，半控，全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。2系统方案选择单相桥式整流电路可分为单相全控桥式整流电路和单相半控桥式整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面

7、分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。2.1方案一：单相半控桥式整流电路如图1是单相半控桥式整流电路，它的优点是：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，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。图1单相半控桥式整流电路2.2方案二：单相全控桥式整流电路如图2为单相全控式整流电路，它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

8、平均电流减小一半，且功率因数提高了一半。图2单相全控桥式整流电路2.3方案选择单相半控桥式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