整流电路驱动课程设计

《整流电路驱动课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《整流电路驱动课程设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电力电子技术课程设计报告题 目：整流电路驱动设计与实现 学 院：机电与自动化学院 专业班级：电气自动化技术 1201 班 学生姓名：xxxxxxx 学 号：20122822013 指导老师：xxxxxxxx 2014 年 6 月 3 日至 2014 年 6 月 13 日华中科技大学 电 力 电 子 技 术 课程设计任务书一、设计题目整流电路驱动电路设计与实现二、设计主要内容1、 同步信号为锯齿波的触发电路简化模型绘制与分析；2、 同步信号为锯齿波的触发电路分立元器件电路设计；3、 KJ004，KJ041 集成模块介绍及驱动电路设计；4、 数字信号触发电路设计；5、 同步电压信号的选取方法。三、

2、设计目的与要求1、 熟练掌握整流电路的驱动电路的工作原理与设计；2、 熟练应用 Visio 绘图软件和公式编辑器；3、 熟练应用 word 软件，课程设计报告排版规范；4、 能充分利用图书馆资源进行查阅资料和参考文献；5、 要求目录层次清晰，内容充实且有创新与突破；6、 参考文献不少于 5 篇。四、要求的设计成果1、课程设计说明书；2、电子档资料（1 份/组） 。五、进程安排课程设计内容学时分配课程设计选题；查阅及借阅参考资料；应用软件了解与学习；课程设计要点与难点学习。2.5 天课程设计初步方案确定；电路绘制，元器件参数计算与选型；3.5 天系统调试，方案改进与补充； 2 天整理资料，撰写课

3、程设计报告 1 天提交课程设计报告（或设计作品）并进行答辩考核。 1 天合计 10 天六、主要参考资料【1】 王兆安.电力电子技术.第五版.北京：机械工业出版社，2009.8【2】 龚素文.电力电子技术.第一版.北京：北京理工大学出版社，2009.8【3】 廖冬初，聂汉平.电力电子技术.第一版.武汉：华中科技大学出版社，2007指导教师（签名）：2014 年 5 月 30 日目录1. 触发电路的定义与功能11.1 脉冲形成11.2 脉冲移相22. 同步锯齿波触发电路的设计32.1 电路原理32.2 电路图的设计32.3 脉冲的形成与放大环节42.4 锯齿波形成与移相环节42.5 同步环节42.

4、6 强触发环节82.7 双窄脉冲环节82.8 触发电路的工作状态及波形图103. 常用控制触发驱动器件113.1 KJ004 晶闸管移相触发器集成电路特点及应用113.2 结构及工作原理114.数字触发电路13结论15参考文献17附录：组成员分工表1801.触发电路的定义与功能在实际的生产与实践中，当采用晶闸管相控方式的时候，叫做相控电路。为了保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角 的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲，这就是如何实现对相控电路电路的相位控制。由于相控电路都使用晶闸管器件，因此，习惯上也将相控电路相位控制的电路总称为触发电路。1.1 脉冲形成我们可

5、以建模如下：+ V c cebY = x如上图，是一个简单的晶体管控制开关。我们假设该晶体管压降为 0.7V，那么就是一个简单的控制开关，即是：当 Ub 0.7V 时，开关导通；当 Ub 0.7V 时，开关闭合。Ub OUT0.7V “0”0.7V “1”由此可见脉冲形成，如下所示脉冲宽度由导通时间决定，通过对巨星图像的分析，可以直观的表现出脉冲的导通时间，脉冲出现的劣频率。1o u t0 . 71.2 脉冲移相因而达到一个简单的控制作用，这是最简单常见的控制开关。从数学的角度我们也可以通过图像进行分析：Y ( U b )x00 . 7t 1tt 2Y = x + D 1 ( D 1 0 )Y

6、 = xY = x + D 1 ( D 1 0 )通过对函数 y=x 这个图像进行分析，我们其实大致的可以总结出一个一次函数 y=x+D1+D2 对于简单触发电路的实现与控制。即是：我们可以当锯齿波的发射信号为 y=x 这个简单正比例函数，通过 D1 的正负来调解锯齿波的前移后移来达到移相的目的。而当我们需要触发电路与主电路的信号输出相位必须达到一致时，我们必须要将触发电路的信号同步定相，这就是 D2 的用途所在，其实就是一个初始定相的功能。以上对于简单控制电路的分析来说，最开始的原理不外乎就是这些。而随2着时代的发展，我们有越来越多的手段，技术，跟创作思想在改进着这些触发控制电路。比如，集成

7、触发器，单片机，等等。2.同步信号为锯齿波的触发电路的具体设计2.1.电路原理锯齿波同步触发电路由锯齿波形成、同步移相、脉冲形成放大环节、双脉冲、脉冲封锁等环节和强触发环节等组成，可触发 200A 的晶闸管。由于同步电压采取锯齿波，不直接受电网波动与波形畸变的影响，移相范围宽，在大中容量中得到广泛的应用。下面是一系列的环节电路图：2.2.电路图的设计脉冲形成环节由晶体管 V4、V5 组成，V7、V8 起脉冲放大作用。控制电压Uco 加在 V4 基极上，电路的触发脉冲变压器 TP 二次侧输出，其一次绕组接在V8 集电极电路中。当控制电路中 Uco=0 时，V4 截止。+E1 电源通过 R11 供

8、给 V5 一个足够大的的基极电流，使 V5 饱和导通，所以 V5 的集电极电压 Uc5 接近于-E1。V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。另外，电源的+E1（15V）经 R9、V5 发射结到-E1（-15V） ，对电容 C3 的充电，充满后电容两端电压接近 2E1（30V） ，极性如下图 2.2-12.2V D 1U t sC 1V D 2R 1V SR P 2R 3V 1R 4R 2C 2R 5V 3R 6R 7R 8AR 9C 3R 1 0V D 4V 4R 1 7U pC 4R 1 1R 1 2V 5V 6V D 1 0V D 5V D 6V 7V 82 2 0 V3 6 VV D 1

9、1 V D 1 4R 1 5C 7C 6V D 1 5+ 1 5 VR 1 8V D 8V D 9R 1 4R 1 6C 5R 1 3- 1 5 V接封锁信号XY- 1 5 VR P 1U c oI 1 cV 23-1 同步信号为锯齿波的触发电路当控制电压 Uco O.7V 时， V4 导通，A 点电位由+E1(+15V)迅速降低至 1.0V左右，由于电容 C3 两端电压不能突变，所以 V5 基极电位迅速降至与-2E1（-30V） ，由于 V5 发射结反偏置，V5 立即截止。它的集电极电压-E1（-15V）迅速上升到+3.1V（VD6、V7、V8 三个 PN 结正向压降之和） ，于是 V7、V

10、8 导通，输出触发脉冲。同时，电容 C3 经电源+E1、R11、VD4、V4 放电和反向充电，使 V5基极电位又逐渐上升，直到 Ub5 -E1（-15V） ，V5 又重新导通。这时 Uc5 又立即降到-E1，使 V7、V8 截止，输出脉冲终止。可见，脉冲前沿由 V4 导通时刻确定，V5（或 V6）截止持续时间即为脉冲宽度。所以脉冲宽度与反向充电回路时间常数 R11C3 有关。2.3 脉冲的形成与放大环节R 7C 3R 9R 1 2R 1 1R 1 3V 5EV D 4V D 6- 1 5 VR 1 6R 1 4V D 7+ 5 0 VEV D 8R 1 8V D 9T PC 5V 7V 8V

11、42.3-1 脉冲形成和放大环节2.4 锯齿波形成与移相环节锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路等。图 2.2-41 所示为恒流源电路方案，由 V1、V2、V3 和 C2 等元件组成，其中 V1、VS、RP2和 R3 为一恒流源电路。当 V2 截止时，恒流源电源 I1c 对电容 C2 充电，所以 C2 两端电压 Uc 为11ccUIdtItCUc 按线性增长，即 V3 的基极电位 按线性增长。调节电位器的 RP2，即改3bu变 C2 的恒定充电电流 I1c，可见 RP2 是用来调节锯齿波的斜率的。当 V2 截止时，由于 R4 的阻值较小，所以 C2 迅速放电，使 电位迅速降3

12、bu到零附近。当 V2 周期性的导通个关段时， 便形成一个锯齿波， ，同样 也3bu3b是一个锯齿波电压。射极跟随器 V3 的作用是减小控制回路的电流对锯齿波电压的影响。3buV4 管的基极电位由锯齿波电压、直流控制电压 、直流偏移电压 Up 三个cou电压作用的叠加值所确定，它们分别通过电阻 R6、R7、和 R8 与基极相接。设 Uh 为锯齿波电压 单独作用在 V4 基极 b4 时的电压，其值为3eu7836()heR可见 Uh 仍为一锯齿波，但斜率比 Ue3 低。同理偏移电压 Up 单独作用时 b4 的电压 Up为 678()pRu可见 Uco 仍为一条与 Up 平行的直线，但绝对值比 U

13、co 小。直流控制电压 uco 单独作用时 b4 的电压为 687()coRu可见 Uco 仍为与 Uco 平行的一直线，但绝对值比 Uco 小。如果 Uco=0，Up 为负值时，b4 点的波形由 Ub+Up确定。当 Uco 为正值的时候，b4 点的波形由 确定。由于 V4 的存在，上述电压波形与实际hpcou波形有出入，当 b4 点电压等于 0.7V 时，V4 导通。由前面分析可知，V4 经过 M5点使电路输出脉冲。因此当 Up 为为某固定值的时候，改变 u 便可改变 M 的时间坐标，即改变了脉冲产生的时刻，脉冲被移相。可见加 Up 的目的时为了确定控制电压 Uco=0 时脉冲的初始相位。当

14、接感性负载电流连续时，三相全控桥的脉冲初始相位应该定在 ；如果是可逆系统，需要在整流和逆变的状态下工90o作，这时要求脉冲的移相范围为 180 度，由于锯齿波波形两端非线性，因而要求锯齿波的宽度大于 180 度。R 2V 2R P 2R 3I 1 c C 2R 4V 3U e 3R 6R 7R 9U p- 1 5 VU c o R 5V 1V D 4R 82.4-1 锯齿波的形成和脉冲移相62.5 触发电路的同步环节+ 1 5 VRV D 1T sU t s C 1QR 1V 2V D 22.5-1 同步环节在锯齿波的触发电路中，触发电路与主电路的同步是指在要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。从图 2.2-1 可知，锯齿波是由开关 V2 来控制的。V2 由导通变成截止期间产生锯齿波，V2 截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度，V2 开关的频率就是锯齿波的频率。 要使触发脉冲与主电路电源同步，使 V2 的开关频率与主电路频率同步就可达到。图 4-1 中的同步环节，是由同步变压器 TS 和作同步开关用的晶体管 V2 组成的。同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器的二次电压来控制 V2 的通断作用，这就保证了触发脉冲与主电路同步。 同步变压器二次电压 Uts 经过