电力电子技术单相半控桥式晶闸管整流电路设计.doc

学 号： 课 程 设 计 题 目 单相半控桥式晶闸管整流电路的设计 （带续流二极管）（阻感负载） 学 院 自动化 专 业 自动化 班 级 100...班 姓 名 指导教师 许湘莲 2012 年 12 月 29 日 一 课程设计的性质和目的性质：是电气信息专业的必修实践性环节。目的： 1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；2、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；3、初步掌握电力电子电路的设计方法。二 课程设计的内容:单相半控桥式晶闸管整流电路的设计（带续流二极管）（阻感负载）?????设计条件： 1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相范围0o~180o三 课程设计基本要求1、两人一个题目，按学号组合；2、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路； 3、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；4、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料；5、通过答辩。摘 要 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。本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0到180伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管与电力二极管。此外，还要用MATLAB对设计的电路进行建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进行分析。 关键词：半控 整流 晶闸管 目录 1 设计的基本要求 1 1.1设计的主要参数及要求： 1 1.2 设计的主要功能 1 2总体系统 2 2.1主电路结构及其工作原理 2 2.2 参数计算 2 3硬件电路 4 3.1 系统总体原理框图 4 3.2 驱动电路 4 3.2.1 驱动电路方案 4 3.2.2 驱动电路的设计 5 3.3 保护电路 7 3.3.1 变压器二次侧熔断器 7 3.3.2 晶闸管保护电流 7 3.4 触发电路 8 4 元器件的选择 9 4.1 晶闸管 9 4.1.1 晶闸管的结构与工作原理 9 4.1.2 晶闸管的选择 11 4.2 电力二极管 11 5 MATLAB建模与仿真 13 6 心得体会 16 参考文献 17 1 设计的基本要求 1.1设计的主要参数及要求： 设计条件：1、电源电压：交流100V/50Hz 2、输出功率：500W 3、移相范围0o~180o 1.2 设计的主要功能 单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。单相桥式整流电路在感性负载电流连续时，当相控角α90°时，可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流；在α90°时，可实现将直流电返送至交流电网的有源逆变。在有源逆变状态工作时，相控角不应过大，以确保不发生换相（换流）失败事故。 不含续流二极管的电路具有自续流能力，但一旦出现异常，会导致：一只晶闸管与两只二极管之间轮流导电，其输出电压失去控制，这种情况称之为“失控”。失控时的的输出电压相当于单相半波不可控整流时的电压波形。在失控情况下工作的晶闸管由于连续导通很容易因过载而损坏。因为半导体本身具有续流作用，半控电路只能将交流电能转变为直流电能，而直流电能不能返回到交流电能中去，即能量只能单方向传递。 含续流二极管的电路具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，而且不会导致失控显现，续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。 2总体系统 2.1主电路结构及其工作原理 单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。其使用的电路图如下图2.1所示。 图2.1 主体电路结构原理图 在交流输入电压u2的正半周（a端为正）时，Th1和D1承受正向电压。这时如对晶闸管Th1引入触发信号，则Th1和D1导通电流的通路为u2+→Th1→R→D1→u2-。 这时Th2和D1都因承受反向电压而截至。同样，在电压u2的负半周时，Th2和D2承受正向电压。这时，如对晶闸管Th2引入触发信号，则Th2和D2导通，电流的通路为：u2-→Th2→R→D2→u2+。 这时Th1和D1处于截至状态。显然，与单相半波整流相比较，桥式整流电路的输出电压的平均值要大一倍。 2.2 参数计算 输出电压的平均值： （2-1） =0时，Ud=Ud0=0.