《电力电子变流技术》课程设计任务书--单相桥式全控整流电路电阻性负载.docVIP

前言 按照《电力电子变流技术》课程设计的要求，经过一周的准备时间现在开始正式整理此份设计任务书。 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恐控制的电子技术。电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，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。而二十时间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、节约运行成本方面有很大潜力。 2010年7月4日 目录 前言-----------------------------------------------------------------------------------------1 目录-----------------------------------------------------------------------------------------2 一 设计任务2.1 晶闸管的结构------------------------------------------------------------------------3 2.2晶闸管的工作原理简单回顾-------------------------------------------------------4 三 设计方案简介 3.1 单相桥式全控整流电路电阻性负载触发电路 1.2设计任务及设计条件 1.2.1设计条件： 电网：380V，50Hz； 晶闸管单相桥式全控整流电路； 负载阻值：15Ω；负载工作电压：50V~150V可调。 1.2.2设计任务： 电源变压器设计，计算变压器容量、变比、2次侧电压有效值； 晶闸管选择，计算晶闸管额定电压、额定电流； 主电路图设计。 1.3设计注意事项： 1.3.1设计提示： 电源变压器2次侧电压有效值应当满足负载电压的要求，所留裕量适当即可； 根据变压器2次侧电压有效值可以得到控制角的移相范围； 当控制角为最大值时，电流波形系数最大，选择晶闸管时，应当在此情况下考虑其额定电流。 1.3.2注意项目： 应当给出具体的计算过程和分析过程； 涉及电流、电压计算时，必须用波形图配合说明计算过程； 选型参数（额定电压、额定电流、容量等）应当取整。 二. 相关知识回顾： 2.1 晶闸管的结构 晶闸管是大功率的半导体器件，从总体结构上看，可区分为管芯及散热器两大部分，如图2.1所示晶闸管管芯及电路符 ?????? 晶闸管的散热器如上图2.2所示 2.2晶闸管的工作原理简单回顾 2.2.1晶闸管管芯的内部结构如图2.3所示，是一个四层（P1—N1—P2—N2）三端（A、K、G）的功率半导体器件。它是在N型的硅基片（N1）的两边扩散Ｐ型半导体杂质层（P1、P2），形成了两个PN结J1、J2。再在P2层内扩散Ｎ型半导体杂质层N2又形成另一个PN结J3。 然后在相应位置放置钼片作电极，引出阳极A，阴极K及 门极G，形成了一个四层三端的大功率电子元件。这个四层 半导体器件由于三个PN结的存在，决定了它的可控导通特性。 2.2.2晶闸管导通和关断特性 1）导通条件：晶闸管同时承受阳极正压和门极正压（可为触发脉冲）条件下才可导通。 2）关断条件：阳极正压小时或加反压。其实质为流过的电流(维持电流)。 3）正向阻断性：晶闸管具有正向阻断性这个特性是普通二极管所不具备的。 晶闸管导通和关断的特性与晶闸管内部发生的物理过程 有关参看图2.4。晶闸管是一个具有P1—N1—P2—N2四 层半导体的器件，内部形成有三个PN结J1、J2、J3， 晶闸管承受正向阳极电压时，其中J1、J3承受反向阻断 电压，J2承受正向阻断电压。这三个PN结的功能可以 看作是一个PNP型三极管VT1（P1—N1—P2）和一个 NPN型三极管VT2