单相桥式整流电路课程设计99.docVIP

电力电子学课程设计说明书 题目：单相桥式整流电路的设计 学生姓名 . 学号 . 专业 班级 指导教师 张丽 完成时间 2014-3-30 目 录 1. 设计任务说明………………………………………………………………… 2. 设计方案选择………………………………………………………………… 2.1器件的介绍……………………………………………………………… 2.2整流电路的比较………………………………………………………… 3. 主体电路的设计……………………………………………………………… 3.1 主要电路原理及设计………………………………………………… 3.2 主要元器件的选择…………………………………………………… 4. 驱动电路的设计……………………………………………………………… 5. 保护电路的设计……………………………………………………………… 5.1过压保护……………………………………………………………… 5.2 过压保护……………………………………………………………… 5.3 电流上升率、电压上升率的抑制保护……………………………… 6. MATLAB仿真结果…………………………………………………………… 7. 设计总结…………………………………………………………………… 8. 参考文献…………………………………………………………………… 一.单相桥式整流电路设计说明 1.设计任务和要求： （1）设计任务：  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； ⑤性能指标分析； ⑥保护电路工作原理； ⑦参考文献； （2）设计要求：  ①电网供电电压为单相220V；  ②电网电压波动为+5%－-10%；  ③输出电压为0～200V. ? ④负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆. 二.方案的选择 1.元器件的选择 （1）晶闸管 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。外形:螺栓型和平板型两种封装，引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。 平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间 内部结构:四层三个结如图2.1.1.1 图2.1.1.1 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 ②晶闸管的工作原理图 晶闸管由四层半导体（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2.1.1.2（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2.1.1.2晶闸管的内部结构和等效电路 晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的触发电流ＩＧ的电路称为门极触发电路。也正是由于能过门极只能控制其开通，不能控制其关断，晶闸管才被称为半控型器件。 　 其他几种可能导通的情况： 1）阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 2）阳极电压上升率du/dt过高 3）结温较高 4）光直接照射硅片，即光触发：光控晶闸管 只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。 （2）门极可关断晶闸管 可关断晶闸管简称GTO。它具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高，电流大等。同时它又是全控型器件，即在门极正脉冲电流触发下导通，在负脉冲电流触发下关断。 ①GTO的结构 GTO的内部结构与普通晶闸管相同，都是PNPN四层结构，外部引出阳极Ａ、阴极Ｋ和门极Ｇ如图1.3。和普通晶闸管不同， GTO是一种多元胞的功率集成器件，内部包含十个甚至数百个共阳极的小GTO元胞，这些GTO元胞的阴极和门极在器件内部并联在一起，使器件的功率可以到达相当大的数值。 2.1.2.1 GTO的结构、等效电路和图形符号 ②GTO的工作原理 GTO的导通机理与SCR是完全一样的。 GTO一旦导通之后，门极信号是可以撤除的，在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和，而不像普通晶闸管那样处于深饱和状态，这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。 GTO在关断机理上与SCR是不同的。门极