课程设计---单相半控式晶闸管整流电路的设计.doc

电力电子课程设计 课 题: 单相半控式晶闸管整流电路的设计 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 电气0802班 目 录 1. 概述………………………………………………………………………3 2. 设计目的与要求…………………………………………………………3 . 3. 方案选择…………………………………………………………………4 4. 辅助电路的设计…………………………………………………………6 4.1 驱动电路的设计 4.2 保护电路的设计 4.4 电流上升率、电压上升率的抑制保护 5. 主体电路的设计………………………………………………………13 5.1单相半控式晶闸管整流电路图 5.2主电路设计与原理分析 6. 设计总结………………………………………………………………15 7. 参考文献………………………………………………………………15 一．概述 根据设计要求：电源电压：交流100V/50Hz；输出功率：500W；移相范围：0°-180°。设R=5Ω，α=30o 由 得 U0=50V i0= U0/R=50/5=10A, 2.3 变压器一，二侧电流的计算 变压器二次侧电流:i2= i0=10A 由 得:变压器二次侧电压：U2=62V 由 得：i1=6.2A 2.4 变压器容量的计算 变压器容量:S=U1*i1=100*6.2=620VA 2.5 变压器型号的选择 选择匝数比N1/N2=50/31，容量S=620VA的变压器。 三 . 电路元件的选择 3.1晶闸管的选择 由于单相交流调压主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。 3.1.1晶闸管电压、电流最大值的计算 1).晶闸管的主要参数如下： ①额定电压UNVT 通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 UNVT ≥（2～3）U2 UNVT ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 UNVT=(2～3)U2=263V ②额定电流INVT 通过晶闸管的电流的平均值IdvT Idvt=i2/2=5A Im=πIdVt=15.7A 3.1.2晶闸管型号的选择 晶闸管的选择原则： Ⅰ所选晶闸管电流有效值IVT大于元件 在电路中可能流过的最大电流有效值。 Ⅱ、 选择时考虑（1.5～2）倍的安全余量。即 /1.57 INVT =10A 则晶闸管的额定电流为INVT=10A(输出电流的有效值为最小值，所以该额定电流也为最小考虑到2倍裕量,取20A.即晶闸管的额定电流至应大于20A. 在本次设计中选用2个KP20-4的晶闸管. 四 . 驱动电路的设计 4.1驱动电路的设计 4.1.1触发电路的论证与选择 4.1.1.1单结晶体管的工作原理 单结晶体管原理单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。其结构，符号和等效电如下图所示。 结晶体管的特性从图一可以看出，两基极b1和b2之间的电阻称为基极电阻。 Rbb=rb1+rb2 式中：Rb1——第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN结，与二极管等效。 若在两面三刀基极b2，b1间加上正电压Vbb，则A点电压为： VA=[rb1/（rb1+rb2）]vbb=（rb1/rbb）vbb=ηVbb 式中：η——称为分压比，其值一般在0.3—0.85之间，如果发射极电压VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图二： （1）当Ve〈ηVbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流Iceo。 （2）当Ve≥ηVbb+VD VD为二极管正向压降（约为0.7V），PN结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点，与其对应的发射极电压和电流，分别称为峰点电压Ip和峰点电流Ip。Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp=ηVbb。 （3）随着发射极电流Ie的不断上升，Ve不断下降，降到V点后，