《电力电子技术》课程设计说明书单相可控变流器的设计.doc

单相可控变流器的设计 1概述 电力变流器是由一个或多个电力电子装置连同变流变压器、滤波器、主要开关及其他辅助设备组成的变流设备它应能独立运行并完成规定功能常见的电力变流器有：整流器，用于交流到直流的变流；逆变器，用于直流到交流的变流；交流变流器，用于交流变流；直流变流器，用于直流变流。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。-电感性（大电感）负载，R＝1.5Ω，最大电流＝40A。需要运用的知识点有单相桥式全控整流电路的原理及参数计算。 整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路接电阻性负载。 图1 系统原理方框图 4系统设计 4.1 单相桥式全控整流电路阻感性负载 4.1.1 工作原理 假设电路已经工作在稳定状态：当整流电路带电感性负载时，整流工作的物理过程和电压、电流波形都与带电阻性负载时不同。因为电感对电流的变化有阻碍作用，即电感元件中的电流不能突变，当电流变化时电感要产生感应电动势而阻碍其变化，所以电路电流的变化总是滞后于电压的变化。 图 2 单相全控桥式整流电路电感性负载及其波形 (a)电路；(b)电源电压；(c)触发脉冲；(d)输出电压；(e)输出电流；(f)晶闸管,上的电流；(g)晶闸管 ,上的电流；(h)变压器副边电流；(i)晶闸管,上的电压。 工作原理：在电源电压正半周期间，、承受正向电压，若在时触发，、导通，电流经、负载、和T二次侧形成回路，但由于电感的存在,过零变负时，电感上的感应电动势使、继续导通，直到、被触发导通时，、承受反相电压而截止，输出电压的波形出现了负值部分。 在电源电压负半周期间，晶闸管、承受正向电压，在时触发，、导通，、受反相电压截止，负载电流从、中换流至、中；在时，电压过零，、因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期、导通时，、因加反向电压才截止。 值得注意的是，只有当时，负载电流才连续，当时，负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是。 4.1.2整流电路参数计算 1）整流输出电压的平均值可按下式计算 = = = 由题意可知，=1.5×40=60V 当α=0时，= 0.9*=60V，从而得出=67V，α=90o时，=0。α角的移相范围为90o。==67V 3）整流电流的平均值和有效值分别为 =40A =44.7A 4)在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，变压器二次电流是正、负对称的方波，电流的平均值和有效值相等，其波形系数为1。 流过每个晶闸管的电流平均值和有效值分别为： = = 5)晶闸管在导通时管压降=0,故其波形为与横轴重合的直线段；和加正向电压但触发脉冲没到时，、已导通，把整个电压加到或上，则每个元件承受的最大可能的正向电压等于；和反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压加到或上，故两个晶闸管承受的最大反向电压也为,即 。 4.2变压器的设计 4.2.1 变压器的概念及其工作原理 变压器是一种静止电机，它可将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。从电力的生产、输送、分配到各用电户，采用着各式各样的变压器。首先，从电力系统来讲，变压器就是种主要设备。我们知道，要将大功率的电能输送到很远的地方去，采用较低电压即相应的大电流来传输是不可能的。这是由于一方面大电流将在输电线上引起大的功率损耗；另一方面大电流还将在输电线上引起大的电压降落，致使电能根本输不过去。为此，需要变压器来将发电机的端电压升高，相应电流就可减少。一般来说，当输电距离越远，输出功率越大时，要求的输出电压也越大。 在电力系统中变压器的地位是非常重要的，不仅需要变压器的数量多，而且要求性能好，技术经济指标先进，还要保证运行安全可靠。 一二侧电压之比近似等于其匝数比。因此在原绕组不变的情况下改变副绕组的匝数，就可以达到输出电压的目的。若将副绕组与负载相接，副边就会有电流流过，这样就把电能传输给了负载。从而实现了传输电能，改变电压的要求，就是变压器工作的基本原理。 4.2.2整流变压器参数计算 二次相电压:平时我们在计算是在理想条件下进行的，但实际上许多