《K031241710李超群》由会员分享，可在线阅读，更多相关《K031241710李超群（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1湖 北 民 族 学 院 信 息 工 程 学 院课 程 设 计 报 告 书题目: 单相全控桥式晶闸管整流电路课程设计 课 程： 电力电子课程设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： K0312417 学 号： K031241710 学生姓名： 李超群 指导教师： 曾仑明 2015 年 1 月 10 日 1信息工程学院课程设计任务书学 号 K031241710 学生姓名 李超群 专业（班级） 17设计题目 单相全控桥式晶闸管整流电路设计技术参数1）反电势：E=70V2) 电阻：R=7.9283）移相范围 30 150 4）电源电压：交流 100V/50Hz5) 输出功率：500W 设计要求（
2、1 ）结合实验室现有设备，独立设计仿真；（2 ）独立完成课程设计报告，严禁报告内容雷同；（3 ）电路图中的图形符号必须符合国家或国际标准；（4 ）所有电路图的制作应采用 Protel99 SE 或更高版本或 Multisim10 或 Protues正确绘制及仿真；（5 ）报告内容完整，格式正确，A4 纸张打印，字数不少于 5000 字。参考资料1 王兆安,黄俊.电力电子技术M(第 4 版).北京：机械工业出版社，2000.2 浣喜明，姚为正.电力电子技术M.北京：高等教育出版社，2004.128-1453 王兆安,黄俊.电力电子技术M(第 5 版).北京：机械工业出版社，2009.4 陆秀令,
3、张振飞.电力电子技术实验指导书M.衡阳：湖南工学院电气与信息工程系，2010.10-185 周渊深. 电力电子技术与 MATLAB 仿真M.北京：中国电力出版社，2006.2015 年 1 月 10 1日 学生姓名： 李超群 学号： K031241710 专业（班级）： 17 课程设计题目： 单相全控桥式晶闸管整流电路 成绩： 指导教师： 年 月 日1信息工程学院课程设计成绩评定表摘要本次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。首先对几种典型的整流电路的介绍，从而对比出桥式全控整流的优点，然后对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。主电路中包括电路参数
4、的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。之后就对整体电路进行 Matlab 仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。关键词：单相全控桥、晶闸管、整流6目 录1 设计要求与任务 .11.1 设计要求与任务 .1 2 总电路设计原理与参数计算 .22.1 原理图 .22.2 主电路工作原理 .22.3 整流参数计算 .22.4 晶闸管元件的选取 .23 系统 MATLAB 仿真 .33.1 系统建模 .33.2 参数设置 .33.3 仿真结果 .34 设计体会 .45 参考文献 .561 设计要求与任务1.1 设计要求：
5、 1）反电势：E=70V2) 电阻：R=7.9283）移相范围 30 150 4）电源电压：交流 100V/50Hz5) 输出功率：500W 设计任务： （1）主电路设计，讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。 （2）触发电路设计：触发电路选型（可使用集成触发器） ，同步信号的产生等。 （3）晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计，计算保护元件参数并选择保护元件型号。 （4）调节参数。（5）利用仿真软件分析总电路的工作原理。62 总电路设计原理与参数计算2.1 原理图图 2.1 单相全控桥式晶闸管整流电路相控触发电路原理图图 2.3 相控触发电路原理图2.2 主电路工作原理 在单相桥式全控
6、整流电路中，晶闸管 VT1 和 VT4 组成一对桥臂，VT2 和 VT3组成另一对桥臂。在正半周（即 a 点电位高于 b 点电位） ，若 4 个晶闸管均不导通，负载电流 i（d）为零，由于反电动势的存在，U(d) = E，VT1、VT4 串联承受电压 U(2)-E，设 VT1 和 VT4 的漏电阻相等，则各承受 U(2)-E 的一半。若在触发角 处给 VT1 和 VT4 加触发脉冲，且 U(2) E 时，VT1 和 VT4 承受正压导通，电流从电源 a 端经 VT1、R、VT4 流回电源 b 端，此时 U(d) = U(2)。当 U(2) = E 时，流经晶闸管的电流下降到零，VT1 和 VT
7、4 关断。在 U(2)负半周，仍在触发延迟角 处触发 VT2 和 VT3（VT2 和 VT3 的 = 0 处为 (t)=） ，VT2 和 VT3 导通，电流从电源 b 端流出，经 VT3、R 、VT2 流回电源 a 端。到 U(2)= E 时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。此后又是 VT16和 VT4 导通，如此循环地工作下去，整流电压和晶闸管 VT1、VT4 两端电压波形分别如图 2.2 所示。图 2.2 输出电压电流波形如图 2.2，只有在瞬时值的绝对值大于反电动势|U(2)| E 时，才有晶闸管承受正电压，才有导通的可能。晶闸管导通后，U(d)=U(2)，i(d)= 直至RUd
8、|U(2)| = E，即降至 0 使得晶闸管关断，此后 U(d)= E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电度 停止导电，如图 2.2 所示， 称为停止导电角。=arcsin 。U22.3.整流参数计算1）最大输出电压平均值由 =arcsin 得，停止导电角为 =arcsin =29.66830。所以UE2 10*27满足移相范围 30 150的要求。当晶闸管导通时，输出电压 U(d)=U(2)，当 U(d) E 时，晶闸管阻断，此时 U(d)= E。因此，最大输出电压平均值为：2）负载电阻 R 在一个周期内，瞬时功率分为两部分。一部分是当晶闸管阻断时，电流为零，瞬时功率为零；另一部分是当晶闸管导
9、通时由最大输出功率 P=500W 得6得 R=7.9282.4 晶闸管元件的选取 额定电压 U（N）断态重复峰值电压：断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。 反向重复峰值电压：反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。 通态峰值电压：晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态电压峰值。 通常取晶闸管的和中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留一定裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的 23 倍。不考虑晶闸管通态峰值电压和电路中电感引起的换相重叠角。晶闸管承受的最大反向电压为： =
10、100 V=141.4v2故晶闸管的额定电压为：U(N)*(23)*141.4v=2828424.2v 取 424.2v。额定电流 I(N)通态平均电流 I(T)：国际规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为 40和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。这也是额定电流的参数。在选取时按照实际波形的电流与晶闸管所允许的最大正弦半波电流(其平均值即通态平均电流 I(T)所造成的发热效6应相等（及有效值相等）的原则来选取晶闸管的此项定额，并留一定的裕量。同样不考虑晶闸管通态峰值电压和电路中电感引起的换相重叠角。晶闸管流过的电流有效值为：晶闸管额定电流：63
11、系统 MATLAB 仿真3.1 系统建模：单相全控桥式整流电路模型主要由交流电源、同步触发脉冲、晶闸管全控桥、电感负载、测量等部分组成。采用 MATLAB 面向电气原理结构图方法构成的单相全控桥式整流电路仿真模型如下图 3.1图 3.1 单相全控桥式整流电路仿真模型3.2 参数设置：触发电路参数6图 3.2 触发电路参数Phase delay：晶闸管 1、4，参数设为（0.02/360）*， 为触发角；晶闸管 2、3，参数设为 0.01+（0.02/360 ）* 。交流电源参数图 3.3 交流电源参数负载参数图 3.4 电阻参数6反电动势参数图 3.5 反电动势参数9晶闸管参数图 3.6 晶闸
12、管参数3.3 仿真结果：=30图 3.7 =3010=60图 3.8 =60=90图 3.9 =9011=120图 3.10 =120=150图 3.11 =15012设计体会不得不说，这次电力电子的课程设计使我受益匪浅。我选的课题是单相桥式整流带阻感性负载电路，通过平常在课堂上的学习，我们对这个电路在理论上已经有了非常充分的了解，课题看起来貌似也不难。但通过这几天的设计，我深深的感悟到理论与实际相结合的重要性，光具有理论知识是远远不够的，只要在亲自动手操作的过程中，在不断发现问题再改正问题的过程中，我们才能收获知识，得到进步。此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相桥式整流电路的原理以及触发
13、电路的设计。当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己的实践能力有了进一步的提高。另外，通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，还必须把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。最后，我要特别感谢陆秀令老师对我的本课程设计在制作过程中得到了细心指导及许多同学的热心帮助，感谢他们提出的诚恳意见和无私的帮助。13参考文献1 王兆安,黄俊.电力电子技术M(第 4 版).北京：机械工业出版社，2000.15-962 浣喜明，姚为正.电力电子技术M.北京：高等教育出版社，2004.128-1453 王兆安,黄俊.电力电子技术M(第 5
