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1、江苏经贸职业技术学院电子电力课程设计学 院： 机械与电气工程学院 专 业： 电气信息工程 题 目： 单相半控桥式晶闸管整流电路设计 （阻感负载） 指导教师： 伍卫 职称: 讲师 2013年 1 月 10 日电子电力课程设计2012-2013 学年第 一 学期学 院： 机械与电气工程学院 专 业： 电气信息工程 课程设计题目： 单相半控桥式晶闸管整流电路设计 （阻感负载） 起 迄 日 期： 12月 27 日 1月 13 日 指 导 教 师： 伍卫 课 程 设 计 任 务 书1设计目的：1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。2）培养学生综合分析问题、发现问题
2、和解决问题的能力。3）培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。4）提高学生课程设计报告撰写水平。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：设计内容：1、设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路（阻感负载）（无续流二极管） 1）电源电压：交流220V/50Hz； 2) 输出功率：500W；3）移相范围：0180。2、设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路（阻感负载）（有续流二极管）1）电源电压：交流220V/50Hz； 2) 输出功率：500W； 3）移相范围：0180。 3. 设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路（晶闸管在同一桥臂）1） 电源电压：交流220V/50Hz；
3、2) 输出功率：500W； 2）移相范围：0180。3设计工作任务及工作量的要求设计工作任务及工作量的要求：1）根据课程设计题目，收集相关资料、设计课程设计ppt； 2）用Merlab6.5等软件制作电路和仿真电路；3）撰写课程设计报告画出电路原理图，说明主电路的工作原理，完成元器件参数计算，说明控制电路的工作原理，用Merlab软件绘出原理图的仿真波形，说明设计过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1、樊立萍，王忠庆.电力电子技术.北京:北京大学出版社,20062、徐以荣，冷增祥.电力电子技术基础.南京：东南大学出版社，19993、王兆安,
4、黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社,20054、童诗白.模拟电子技术.北京:清华大学出版社, 20015、阎石.数字电子技术.北京:清华大学出版社, 19986、邱关源.电路.北京：高等教育出版社，19997、龚素文.电力电子技术.北京：北京理工大学出版社，20095设计成果形式及要求：1）撰写课程设计报告；2）用Merlab6.5软件画出主电路和触发电路原理图；3）制作三类单相半控桥式晶闸管可控整流电路ppt6工作计划及进度：2012年 12月 25日 12月 27日 收集资料，了解基本原理知识；12月28日 12月31日 完成主电路、控制电路设计；绘出波形图；1月1日 1月10日 完
5、成课程设计报告。一单相半控桥式晶闸管可控整流电路（阻感负载）（无续流二极管）图1-1 阻感性负载（无续流二极管）的主电路1.工作原理假设负载电流因电感足够大而平直，当电源u2正半波，在=时触发,VT1后VT1、VT2导通，电流通路为A- VT1-L-R- VT2-B,电流由电源提供；当=后，电源电压u2经零变负，但由于电感电势的作用，电流仍将继续，电感通过R-VD1-VT1回路放电。在=处，二极管VD2电流给VD1，电流iVD2及i2终止，在=（+）区间电流由电感释放电能提供。当=（+）时触发VT2导通，由于VT2的导通才能使VT1承受反压而关断，其后的工作过程与前半周类似。由此可见，VT1触
6、发导通后，需VT2的触发导通才能关断。因此流过晶闸管的电流在一个周期内各占一半，其换流时刻由门极触发脉冲决定；而二极管VD1、VD2的导通与关断仅由电源电压的正负半波决定，在=n(n为正整数)处换流，所以单相半控桥式整流电路电感负载时各元件导通角均为1800，电源在区间内停止对负载供电。半控桥式整流电路中的整流二极管VD1、VD2本身兼有续流二极管的作用，因此电路中不需另加续流二极管。但如果在工作中出现异常，比如VT2的触发脉冲消失，则VT1由于电感续流作用将不能关断，等到下一个正半波到来时，VT1无需触发仍继续导通，结果是：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
7、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。同理，带续流二极管的全控电路能量也只能单方向传递。2.建模3.仿真结果4.小结 电路具有自续流能力，但实用中还需要加设续流二极管VD，以避免可能发生的失控现象。二、单相半控桥式晶闸管可控整流电路（阻感负载）（有续流二极管）为了防止这种失控现象，仍须在半控桥式电路中加上续流二极管，可以在负载侧并联一个续流二极管D3。加了续流二极管的单相桥式半控电路如图2
8、1所示。其输出电压波形与不加续流管时相同，原先流经桥臂元件的续流电流现都转移到续流二极管D3上。迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流小到维持电流以下使晶闸管关断。续流二极管后的输出电压与不加时相同，但流过晶闸管的和二极管的电流波形不同。有续流二极管VD时，续流过程由VD完成，在续流阶段晶闸管关断，这就避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时，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。1.电路原理2.建模 3.仿真结果 4.小结三单相桥式半控整流电路（晶闸管在同一桥臂） 1.电路结构与与原理 (1)电路结构 （2）.工作原理 当 正半周时，在wt=时刻，触发晶闸管
9、 使其导通，电流从电源 正端 LR 负载向负载供电。 过零变负时，因电感L的作用使电流连续，L产生的感应电动势使 受正向电压而导通电流从LR 形成回路，这样经过 和 续流。此阶段忽略器件的通态压降，则 =0，不像全控那样出现为负的情况。 在 负半周wt=+时刻，触发 使其导通，则 承受反压而关断， 经 LR 端向负载供电。 过零变正时，因电感L的作用使电流连续，L产生的感应电动势使 受正向电压而导通电流从LR 形成回路，这样经过 和 续流。此阶段忽略器件的通态压降， 又为0此后重复此过程2.建模3仿真结果分析 4.小结 VD3和VD4串联可起到续流作用二、基本电量计算1. 通过变压器副边绕组的
10、电流有效值I22. 流过晶闸管和整流管的电流平均值和有效值分别为二、参数计算1、单相半控桥式晶闸管可控整流电路（阻感负载）（无续流二极管） 1）电源电压：交流100V/50Hz；2）移相范围：0180。输出电压平均值：U=0.9U2输出电流平均值：= Ud/R流过晶闸管电流有效值I= /波形系数：K= I/=/2交流侧相电流的有效值:I=I令0时，U2=100V，P出=500W。Ud=0.9U2(1+)/2=90V，P出=Ud2/R,得R=16.2，取R=20。Id=P出/Ud=5.56A，Kf=IVT/ Id=/2=0.707，晶闸管的额定电流为：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2
11、倍电流安全储备，并考虑晶闸管元件额定电流系列取5A。晶闸管元件额定电压U2=100=141.4V，取23倍电压安全储备，并考虑晶闸管额定电压系列取300V。所以选择晶闸管和二极管的额定电压为 300V,额定电流为5A的，电感取无穷大，L=150H，R=20。2、单相半控桥式晶闸管可控整流电路（阻感负载）（有续流二极管）1）电源电压：交流100V/50Hz；2）输出功率：500W；3）移相范围：0180。输出电压平均值：U=0.9U2输出电流平均值：= Ud/R流过晶闸管电流有效值：I= /波形系数：K= I/=/2交流侧相电流的有效值:I=I续流管电流有效值：I=I令0时，U2=100V,P出
12、=500W。Ud=0.9U2(1+)/2=90V，Id=P出/Ud=5.56A，Kf=IVT/ Id=/2=0.707，晶闸管的额定电流为：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍电流安全储备，并考虑晶闸管元件额定电流系列取5A。晶闸管元件额定电压U2=100=141.4V，取23倍电压安全储备，并考虑晶闸管额定电压系列取300V。令时，IVT= Id=Id=5.56A时，此时流过续流二极管的电流最大为5.56A，取2倍电流安全储备，并考虑晶闸管元件额定电流系列取20A。续流二极管两端的最大电压为Ud=90V, 取23倍电压安全储备，并考虑晶闸管额定电压系列去200V。所以选择续流二极管
13、额定电压为 200V,额定电流为20A的晶闸管和二极管，电感取无穷大，L=150H，R=20。三、课程设计心得一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我们所学习的知识，也培养了我们如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我们深深体会到这句千古名言的真正含义我们今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次课程设计，小组成员在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次设计工作的实际训练从而培养和提高独立工作能力，
