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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力电子技术电力电子技术课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目：10KW10KW直流电动机不可逆调速电路直流电动机不可逆调速电路 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电气电气* 学学 号：号： * 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间：202012-12-31至至2012-1-11 本科生课程设计（论文） I 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室： 电气 本科生课程设计（论文） II 学 号学生姓名专业班级 课程设计 （论文） 题目 1
2、10V/50A单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路 课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数 实现功能实现功能 为 1 台额定电压 110V、功率为 5kW 的直流电动机提供直流可调电源，以 实现直流电动机的调速 设计任务设计任务 1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的具 体型号。4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。5、触发电路设计或 选择。6、绘制相关电路图。 要求要求 1、文字在 4000 字左右。 2、文中的理论分析与计算要正确。 3、文中的图表工整、规范。 4、元器件的选择符合要求。
3、技术参数技术参数 1、交流电源：单相220V。2、整流输出电压Ud在0110V连续可调。3、整 流输出电流最大值50A。4、直流电动机负载。5、根据实际工作情况，最小控制 角取20300左右。 进度计划 第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：主 电路设计；第 5 天：选择器件；第 6 天：确定变压器变比及容量；第 7 天：确 定平波电抗器；第 8 天：触发电路设计；第 9 天：总结并撰写说明书；第 10 天： 答辩 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） III 注：成绩：平时20%
4、论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 本科生课程设计（论文） IV 摘 要 单相半控桥式整流电路是电力电子电路中出现比较早的一种整流电路，它的 作用是将交流电变成直流电供给直流用电设备。 本次的课程设计是要完成单相半控桥式整流电路的设计，设计目的是为 1 台 额定电压 110V、功率为 5kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动 机的无级调速，因为是设计半控桥式整流电路，因此在电路中会用到晶闸管和二 极管。此外，根据设计要求还要用 MATLAB 对所设计的单相半控桥式整流电路 进行建模并仿真，得到电压和电流的波形。 关键词：整流电路；半控；晶闸管；二极管 注意：关键词不少于 2
5、个 黑体小二，居中 行间距 20 磅，小四宋体 小四黑体 本科生课程设计（论文） V 目 录 第 1 章 绪论 .1 1.1 电力电子技术概况 .1 1.2 本文研究内容 .2 第 2 章单相半控桥式整流电路电路设计 .3 2.1 单相半控桥式整流电路总体设计方案 .3 .3 2.2 具体电路设计 .4 2.2.1 主电路的设计.4 2.2.2 触发电路设计.5 2.2.3 保护电路设计.6 2.3 元器件型号选择 .7 2.4 MATLAB 仿真实验 .8 第 3 章 课程设计总结 .9 参考文献 .10 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 1.1 电力电子技术概况 结合设计概括发
6、展技术 所谓的电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。电子技术包括信息电子技 术和电力电子技术两大分支。通常所用的电力有交流和直流两种。 目的是要求我们能运用所学的知识设计出具有电压可调功能的直流电源系统， 能够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。培养我们独立思考、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。此次课设的题目意义在于桥式整流电路克服 了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用 了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而 桥式整流电路在实际中应用较为广
7、泛。 本科生课程设计（论文） 2 1.2 本文设计内容 根据任务书内容进行描述 设计任务设计任务 1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的 具体型号。4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。5、触发 电路设计或选择。6、绘制相关电路图。 技术参数技术参数 1、交流电源：单相 220V。2、整流输出电压 Ud在 0110V 连续可调。 3、整流输出电流最大值 50A。4、直流电动机负载。5、根据实际工作情 况，最小控制角取 20300左右 本科生课程设计（论文） 3 本科生课程设计（论文） 4 Xxx 电路设计 1.3 XXX 总体设计方案 根据任务书中的设计说明，
8、进行经济和技术比较，确定总体方案。画出总体方案 框图，并简要说明各部分功能。 200V 交流输入桥式整流电路输出直流电源 脉冲宽度调节 由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱 动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。 在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保护电力电子器件和整个电力电子 系统正常的可靠运行。220V 交流输入部分是主要是由市电输入，为电路提供电 源，桥式整流部分是将 220V 电源经过桥式整流将之前输入的交流电整流变换成 直流电输出。脉冲宽度调节即调节触发脉冲的宽度改变直流输出电压的大小，最 后由输出直流电源部分为电动
9、机提供电源。 本科生课程设计（论文） 5 总电路由主电路、触发电路、保护电路三部分组成。其电路图如图 2.2 所 示 图 2.2 总电路图 本科生课程设计（论文） 6 2.2 具体电路设计 2.2.1 主电路设计 工作原理 在单相式全控桥式整流电路中，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个 晶闸管同时导通以控制导电的回路。实际上为了对每个导电回路进行控制， 只需一个晶闸管就行，另一个晶闸管可用二极管代替，从而简化整个电路。如图 2.3 所示： 图 2.3 单相半控桥式整流电路 与全控桥时相似，假设负载中得电感很大，且电路已工作在稳态。在正 2 u 半周，触发角处给晶闸管加触发脉冲， 经和向负载
10、供电。过 1 VT 2 u 1 VT 4 VD 2 u 零变负时，因电感作用是电流连续，继续导通，但因 a 点电位低于 b 点电位， 1 VT 是得电流从转移至，关断，电流不再流经变压器的二次绕组，而是 4 VD 2 VD 4 VD 由和续流。此阶段，忽略器件的通态压降，则=0，不像全控桥时出现 1 VT 2 VD d U 为负的情况。 d U 在的负半周触发角时刻触发，导通，则向加反压使之关断， 2 u 3 VT 3 VT 1 VT 经和向负载供电。过零变正时，导通, 关断。VT3 和续 2 u 3 VT 2 VD 2 u 4 VD 2 VD 4 VD 流，又为零，此后重复以上过程。 d U
11、 负载为直流电动机时，此时负载性质为反电动势电感性负载，电感不足够 大，输出电流波形仍然断续。在负载回路串接平波电抗器可以减小电流脉动，如 果电感足够大，电流就能连续，在这种条件下其工作情况与电感性负载相同。 本科生课程设计（论文） 7 单相全控桥式整流器主要适用于 4kW 左右的应用场合，与单相半波可控整 流器相比，整流电压脉动减小，每周期脉动两次。变压器二次侧流过正反两个方 向的电流，不存在直流磁化，利用率高。 2.2 变压器的选择 输出电压的最大值为 110V：1/ COSUttdSU2 22 )(sin22 原式等于：2.34U2cos=110V 所以：U2=47.0V;变比为：K=2
12、20/47.0=4.68； 选变压器的容量为： 由于 Id=50A, Idvt=Id/2=25A, I2=Id*0.816=40.8A 所以 S=U2I2+（U2I2*5%）损耗=220*40.8+220*40.8*5%=9424.8(VA) 本科生课程设计（论文） 8 2.2.32.2.3 触发电路的设计触发电路的设计 本课设采用的触发电路为相位控制晶闸管的触发电路，并以同步信号为锯齿波 的触发电路作为控制电路，如图 2.4 所示。此电路可分为六个基本环节：脉冲 的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节、双窄脉冲形成环节、强 触发环节、封锁环节。本课设主要以脉冲形成、脉冲移相、同步作介
13、绍 图 2.4 触发电路 1 脉冲形成与放大环节 脉冲形成环节由 V4、V5 构成；放大环节由 V7、V8 组成。控制电压 uco 加 在 V4 基极上，触发脉冲由脉冲变压器 TP 二次输出，经整流提供。当 V4 的基极 电压 uco=0 时，V4 截止。+E1 电源通过 R11 提供给 V5 一个足够大的基极电流， 本科生课程设计（论文） 9 使 V5 饱和导通。所以 V5 集电极电压接近于-E1，V7、V8 处于截止状态，无脉 冲输出。电源+E1 经 R9、V5 的发射极到-E1 对电容 C3 充电，充满后电容两端电 压接近 2E1，极性如图所示。当 uco0.7V 时，V4 导通。A 点电位从+E1 突降到 1V，由于电容 C3 两端电压不能突变，所以 V5 基极电位也突降到-2E1，V5 基射 极反偏置，V5 立即截止。它的集电极电压由-E1 迅速上升到钳位电压 2.1V 时， 使得 V7、V8 导通，输出触发脉冲。同时电容 C3 由+E1 经 R11
