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1、成绩课程设计说明书（论文）题目 单相桥式全控整流电路 课 程 名 称 电力电子技术课程设计 院 (系、部、中心) 专 业 电气工程与自动化 （智能建筑电气） 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：20xx 年12月27日至20xx年1月7日0目录任务书2第1章 课程设计目的与要求51.1课程设计目的51.2课程设计的预备知识51.3 课程设计要求5第2章 课程设计方案的选择52.1整流电路62.2元器件的选择62.2.1晶闸管62.2.2 可关断晶闸管8第3章 主电路的设计83.1系统总设计框图93.2系统主体电路原理及说明93.3原理图的分析11第4章
2、 辅助电路的设计114.1驱动电路的设计114.1.1触发电路124.2保护电路的设计134.2.1 主电路的过电压保护电路设计134.2.2主电路的过电流保护电路设计144.2.3电流上升率、电压上升率的抑制保护14第五章 元器件和电路参数计算155.1. 晶闸管的基本特性155.1.1静态特性155.1.2动态特性165.2晶闸管基本参数175.2.1晶闸管的主要参数说明175.2.2晶闸管的选型195.2.3变压器的选取195.3性能指标分析：195.4元器件清单20第六章 系统仿真20第七章 设计总结21任务书1课程设计应达到的目的1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intern
3、et检索需要的文献资料。2）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。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课程设计题目及要求设计题目：单相桥式全控晶闸管整流电路的设计（反电势、电阻负载）设计要求：设计完成单相全控桥式晶闸管整流电路，并满足下列条件：1、 电源电压：交流100V/50Hz2、 输出功率：500W3、 移相范围090 3课程设计任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求设计任务：1）进行设计方案的比较，并选定设计方案；2）完成单元电路的设计和主要元器件（晶闸管）的说明；3）完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择
4、；4）完成驱动电路的设计，保护电路的设计；工作量要求：（1）要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。 主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过分析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计过程中，并给出这些问题的解法。（2）在老师的指导下，独立完成所设计的系统电路，控制电路等详细设计（包括计算和器件选型）。（3）课程设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路的设计（4）课程设计用纸和格式统一A4 纸打印（页边距：上下左右各留1.8cm）大
5、标题：3 号字；小标题：4 号字；正文：小4 号字4主要参考文献（1）浣喜明，姚为正 电力电子技术 高等教育出版社 2004（2）黄俊 半导体交流技术 机械工业出版社 1980（3）李传琦 电力电子技术计算机仿真实验 电子工业出版社 2006（4）王兆安，刘进军 电力电子技术 机械工业出版社 2009（5）李先允 电力电子技术 中国电力出版社 20105课程设计进度安排起 止 日 期工 作 内 容12月27日12月28日12月 28日12月29日 12月 29日12月30日1月30日 1 月31 日1月3日 1 月 4日 1月4日 1 月 5日 1月5 日 1 月 7日收集资料。方案论证主电路
6、设计理论计算。选择器件的具体型号触发电路设计，确定变压器变比及容量总结并撰写说明书6成绩考核办法教研室审查意见：教研室主任签字： 年 月 日院（系、部、中心）意见：主管领导签字： 年 月 日第1章 课程设计目的与要求1.1课程设计目的“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力；2）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。3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；4）培养分析、总结及撰写技术报
7、告的能力。1.2课程设计的预备知识熟悉电力电子技术课程、电机学课程的相关知识。1.3 课程设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为： 负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆.2、技术要求: 1)、电源电压：交流100V/50Hz2)、输出功率：500W3)、移相范围090 按课程设计指导书提供的课题，根据基本要求及参数独立完成设计。第2章 课程设计方案的选择2.1整流电路 单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。而负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的工作情况。单相桥式全控整流电路（电阻-电感性负载
8、）电路简图如下：图2.1此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 单相全控桥式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半，且功率因数提高了一半。根据以上的分析，我选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为电
9、阻-电感性负载）。2.2元器件的选择 2.2.1晶闸管晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier-SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型-普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。 1）晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。引出阳极A、阴极K和门极（或
10、称栅极）G三个联接端。内部结构:四层三个结如图2.22）晶闸管的工作原理图晶闸管由四层半导体（P1、N1、P2、N2）组成，形成三个结J1（P1N1）、J2（N1P2）、J3（P2N2），并分别从P1、P2、N2引入A、G、K三个电极，如图1.2(左)所示。由于具有扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图2.3（右）所示的两个晶闸管T1（P1-N1-P2）和（N1-P2-N2）组成的等效电路。 图2.2晶闸管的外形、内部结构、电气图形符号和模块外形a)晶闸管外形 b)内部结构 c)电气图形符号 d)模块外形图2.3 晶闸管的内部结构和等效电路3）晶闸管的门极触发条件（1）: 晶闸管
11、承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通； （2）：晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通；（3）：晶闸管一旦导通门极就失去控制作用；（4）：要使晶闸管关断，只能使其电流小到零一下。晶闸管的驱动过程更多的是称为触发，产生注入门极的触发电流的电路称为门极触发电路。也正是由于能过门极只能控制其开通，不能控制其关断，晶闸管才被称为半控型器件。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。2.2.2 可关断晶闸管可关断晶闸管简称GTO1） 可关断晶闸管的工作原理图1.3 GTO的结构、等效电路和图形符号GTO的导通机理与SCR是完全一样的。 GTO一旦导通之后，门
12、极信号是可以撤除的，在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和，而不像普通晶闸管那样处于深饱和状态，这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。 GTO在关断机理上与SCR是不同的。门极加负脉冲即从门极抽出电流（即抽出饱和导通时储存的大量载流子），强烈正反馈使器件退出饱和而关断。晶闸管具有驱动简单第3章 主电路的设计3.1系统总设计框图系统原理方框图如3.1所示：保护电路负载电路整流电路驱动电路单相电源输出 图3.1系统原理方框图 3.2系统主体电路原理及说明图3.2阻感性负载电路（a）工作波形（b）假设 ，工作于稳定状态，负载电流连续，近似为一平直的直线。(1) 工作原理 在电源电
13、压正半周期间，VT1、VT2承受正向电压，若在时触发，VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T二次侧形成回路，但由于大电感的存在，过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、VT2承受反相电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。在电源电压负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，在时触发，VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流至VT3、VT4中在时，电压过零，VT3、VT4因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。值得注意的是，只有当时，负载电流才连续，当时，负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是。（1） 输出电压平均值和输出电流平均值 (3-2-1)
