单相全控桥式晶闸管整流电路的设计精要.doc

电力电子技术课程设计报告 题目：单相全控桥式晶闸管整流电路的设计 目 录 第1章 绪 论 3 1.1 电力电子技术的发展 3 1.2 电力电子技术的应用 3 1.3 电力电子技术课程中的整流电路 4 第2章 系统方案及主电路设计 5 2.1 方案的选择 5 2.2 系统流程框图 6 2.3 主电路的设计 7 2.4 整流电路参数计算 9 2.5 晶闸管元件的选择 10 第3章 驱动电路设计 12 3.1 触发电路简介 12 3.2 触发电路设计要求 12 3.3 集成触发电路TCA785 13 3.3.1 TCA785芯片介绍 13 3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 17 第4章 保护电路设计 18 4.1 过电压保护 18 4.2 过电流保护 19 4.3 电流上升率di/dt的抑制 19 4.4 电压上升率du/dt的抑制 20 第5章 系统仿真 21 5.1 MATLAB主电路仿真 21 5.1.1 系统建模与参数设置 21 5.1.2 系统仿真结果及分析 22 5.2 proteus 触发电路仿真 26 设计体会 28 参考文献 29 附录A 实物图 30 附录B 元器件清单 31 第1章 绪 论 1.1 电力电子技术的发展 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。并且，其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式，简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。70年代后期，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控制既可使其开通又可使其关断。在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为表的复合型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）复合了MOSFET和GTO。 1.2 电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。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。它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，可控整流电路是非常重要的，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。 电力电子技术课程中的整流电路 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。 我们知道，单相整流电路形式是各种各样的，可分为单相和单相桥式电路， 图2-2 单相桥式全控整流电路 此电路对每个导电回路进行控制，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。 方案三：单相半波可控整流电路： 电路简图如下： 图 2-3 单相半波可控整流电路 此电路只需要一个可控器件，电路比较简单，VT的a 移相范围为180(。但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使