电力电子技术课程设计--单相桥式可控整流电路的设计

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1、电力电子变流技术课程设计报告课题一 单相桥式可控整流电路的设计姓名学号年级专业学院2105年12月15日16目录一、设计目的3二、设计任务31.设计的任务32.设计指标内容及要求3三、设计方案选择及论证3四、总体电路设计41.总体电路的功能框图42.电路组成43.工作原理54.主要参数关系5五、各功能模块电路设计51.各功能模块的设计51.1驱动电路的设计51.2电力电子器件的保护62、整流电路参数的计算73.元器件的选择83.1晶闸管（SCR）的介绍83.2晶闸管的工作原理83.3晶闸管基本工作特性归纳93.4晶闸管的主要参数如下93.5晶闸管的选取

2、10六、总体电路101.总体电路原理图101.2工作原理11七、总结111.系统调试及结果111.1建模111.2模型参数设置122.仿真结果与分析141.3小结163、收获与体会16八、参考文献1616一、设计目的单相桥式整流电路是整流电路中的一种，由于其优点明显，实用性强，在大、中、小型各种实际电路中都有十分广泛的应用。二、设计任务1.设计的任务（1）进行设计方案的比较，并选定设计方案；（2）完成单元电路的设计和主要元器件说明；（3）完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择；（4）驱动电路的设计,保护电路的设计.2.设计指标内容及要求（1）电网供电

3、电压为单相220V；（2）变压器二次侧电压为110V；（3）输出电压连续可调，为0～100V；（4）带阻感性负载：L=1000mH，R=100Ω.三、设计方案选择及论证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。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

4、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流减小一半；且功率因数提高了一半。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）。16四、总体电路设计保护电路1.总体电路的功能框图直流负载电路220v交流电源整流电路驱动电路控制电路2.电路组成该电路为单相桥式全控整流电路，由变压器﹑四个晶闸管﹑电感及电阻组成。图1阻感性负载电路（ａ）工作波形（b）163.工作原理假设电路已经工作在稳定状态，假设，负载电流连续，近似为一平直的直线。电源电压的正半周，在α=时，触发晶闸管VT1

5、、VT4导通，负载上的电压和电源电压相同。但由于电感的平波作用，电流不能突变，因此电流波形平稳近似一条直线。当交流电压正半周过零开始変负时，由于L的作用，产生感应电动势UL,阻止电流下降，极性为下负上正，只要UL在数值上大于电源负电压，已导通的VT1、VT4管仍受正压而继续导通，此时负载两端出现负电压。直到电源负半周时刻触发VT2、VT3管导通，VT1、VT4才会受反压关断，负载电流改由VT2、VT3导通回路供应。因此每个晶闸管始终导通180°，晶闸管电流为180°底宽、高度为Id的矩形波，在晶闸管的触发时刻换流。变压器二次电流为正负对称的矩形波，无直

6、流分量。4.主要参数关系①输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id②晶闸管的电流平均值和有效值③（输出电流有效值I和变压器二次电流有效值④晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压均为五、各功能模块电路设计1.各功能模块的设计1.1驱动电路的设计GTO是电流驱动型器件。它的导通控制与普通晶闸管相似，但对触发前沿的幅值和陡度要求较高，且一般需要在整个导通期间施加正向门极电流。要使GTO关断则需施加反向门极电流，对其幅值和陡度的要求则更高，幅值需达到阳极电流的1/3左右，陡度需达50A/s，其中强负脉冲宽度约30s，负脉冲总宽度10016s，关断后还需在门极-阴极

7、间施加约5V的负偏压，以提高器件的抗干扰能力。GTO一般用于大容量电流的场合，其驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直流耦合式两种类型。直流耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰和寄生振荡，可以得到较陡的脉冲前沿，因此目前应用较为广泛，其缺点是功耗大，效率低。直流耦合式GTO驱动电路的电源由高频电源经二极管整流后得到，二极管VD1和电容C1提供+5V电压，VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路，提供+15V电压，VD4和电容C4提供-15V电压。场效应晶体管V1开通时，输出正强脉冲；V2开通时，输

8、出正脉冲平顶部分；V2关断而V3开通时输出负脉冲；V3关断后电阻R3和R4提供门极负偏压。1.