单相桥式半控整流电路(电阻负载带续流二极管反电动势).docVIP

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。 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， 1）培养综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统 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。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力； 培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 2.输出功率：500W 3.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。带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载时的工作情况。负载 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（Silicon Controlled Rectifier-- 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2.2 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2.3（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 图2.3 晶闸管的内部结构和等效电路 3）晶闸管