单相桥式半控整流电路(电阻负载带续流二极管反电动势)

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1、中北大学电子技术课程设计说明书1课程设计的目的与要求1．1引言本方面有很大潜电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。电力电子器件是电力电子技术发展的基础。正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。而二十世纪九十年代各种全控型大

2、功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成力。1.2课程设计的目的“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。因此，通过电力电子

3、计术的课程设计达到以下几个目的：1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力；2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。第18页共18页中北大学电子技术课程设计说明书1.3课程设计要求设计条件：1.电源电压：交流100V/50Hz2.输出功率：500W3.触发角4.反电势、电阻负载、带续流二极管E=75V根据课程设计题目和设计条件，说明主电路的工作原理、计算选择元器件参数。设计内容包括：1.整流变压器额定参数的计算2.晶

4、闸管电流、电压额定参数选择3.触发电路的设计2课程设计方案选择2.1整流电路单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。而负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的工作情况。单相桥式半控整流电路（电阻负载反电动势）电路简图如下：第18页共18页中北大学电子技术课程设计说明书该电路在实际应用中需加设续流二极管VDR，以避免可能发生的失控现象。实际运行中，若没有续流二极管，则当α突然增大至180o或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通儿两个二极管轮流导通的情况，这使Ud成为正弦半波，即半轴期Ud为正

5、弦，另外半周期Ud为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，称为失控。例如当VT1导通时切断触发电路，则当U2变负时，由于电感作用，负载电流由VT1和VD2续流，当U2又为正时，因VT1是导通的，U2又经VT1和VD4向负载供电，出现失控现象。有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，在续流阶段晶闸管关断，这就避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时续流期间导电回路只有一个压降管，少了一个压降管，有利于降低损耗。2.2元器件的选择[1]2.2.1晶闸管晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（SiliconControlledRectifier--第18

6、页共18页中北大学电子技术课程设计说明书SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代;20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。1）晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。内部结构:四层三个结如图2.22）晶闸管的工作原理图晶闸管由四层半导体

7、（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分别从P1、P2、N2引入A、G、K三个电极，如图1.2(左)所示。由于具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图2.3（右）所示的两个晶闸管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）组成的等效电路。图2.2晶闸管的外形、内部结构、电气图形符号和模块外形a)晶闸管外形b)内部结构c)电气图形符号d)模块外形第18页共18页中北大学电子技术课程设计说明书图2.3晶闸管的内部结构和