感性负载单相桥全控整流系统的设计与仿真.doc

课程设计报告书 题 目： 感性负载单相桥式全控 整流系统的设计与仿真 学 院： 电子工程 专 业： 自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 1引言 1.1设计目的和要求 电力电子技术课程设计是电力电子技术课程的重要实践环节，是对学生学习该课程后的综合性训练。这种训练是通过学生独立进行某一变流装置的设计和实验（或仿真实验）来完成的。通过课程设计，使学生进一步巩固、深化电力电子技术及相关课程的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立分析和解决实际问题的能力；通过课程设计，让学生独立完成一种变流装置课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的；通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。 1.2设计指标 1.1.1电源电压：交流100V/50Hz 1.1.2输出功率：500W 1.1.3触发角： α 30° α 90° 2 设计方案 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。 2.2单项全控整流电路（阻-感性负载） 2.2.1单相桥式全控整流电路电路结构（阻-感性负载） 单相桥式全控整流电路用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载）电路图如图1所示 图1. 单相桥式全控整流电路（阻-感性负载） 此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。 单相全控桥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。 2.2.2单相桥式全控整流电路工作原理（阻-感性负载） 1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲，处于关断状态。假设电路已工作在稳定状态，则在0～α区间由于电感释放能量，晶闸管VT2、VT3维持导通。 2）在u2正半波的ωt α时刻及以后： 在ωt α处触发晶闸管VT1、VT4使其导通，电流沿a→VT1→L→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，此时负载上有输出电压（ud u2）和电流。电源电压反向加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态。 3）在u2负半波的（π~π+α）区间： 当ωt π时，电源电压自然过零，感应电势使晶闸管VT1、VT4继续导通。在电压负半波，晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。 4）在u2负半波的ωt π+α时刻及以后： 在ωt π+α处触发晶闸管VT2、VT3使其导通，电流沿b→VT3→L→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电压 （ud -u2）和电流。此时电源电压反向加到VT1、VT4上，使其承受反压而变为关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到下一周期ωt 2π+α处再次触发晶闸管VT1、VT4为止。 2.2.3电路分析:假设电路已经工作在稳定状态如图（b） 在U2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通,Ud U2。负载中有电感存在是负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流连续，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ωt π+α时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，VT2和VT3承受正向电压导通。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，此过程称为换相，亦称换流。 2.3参数计算和晶闸管的选择 2.3.1参数关系 ①输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id 2.3.2 参数的计算 在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为 （1）α 30° Ud 0.9U2cosα 0.9*100*cos30° 77.9V α 90° Ud 0.9U2cosα 0.9*100*cos90° 0V 整流输出电流平均值为 α 30° Id P/Ud 500/77.9 6.4 2.3.3 晶闸管的选择 该电路为大电感负载，电流波形可看作连续且平直的。 晶闸管的额定电压和晶闸管的额定电