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1、 电力电子技术课程设计说明书 单相半波桥式晶闸管整流电路的设计系 、 部：学生姓名：指导教师：专业/班级：班 级：完成时间： 电气与信息工程系 李 葵 王 翠 自动化0801班 08401040133 2011年6月3日 电力电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系 年级：三年级 专业：自动化指导教师姓名王翠老师学生姓名李葵课题名称单相半波桥式晶闸管整流电路的设计内容及任务一、设计任务和要求通过理论设计和模拟仿真，巩固和运用在电力电子技术中所学的理论知识，掌握常用电子电路的一般设计方法，提高设计能力和仿真能力，为以后从事电力电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。二、设计内容利用仿真软件研
2、究单相半波桥式晶闸管整流电路，分析电路的稳定性和外特性，给出电路的硬件结构框图，设计系统各个部分的硬件电路，完成单相半波桥式晶闸管整流电路的原理试验和仿真。三、技术指标要求输入电压：交流100V/50Hz；输出电压：0V-50V；输出功率：500W。进度安排起止日期设计内容5月23日写课程设计任务书及确定整体思路5月24日了解电路中各元件的功能并画出电路图5月25日根据电路图及相关参数做仿真模型5月25日-5月29日写设计论文，并做整体检查主要参考资料1 王兆安，刘进军.电力电子技术M.5版.北京：机械工业出版社，2009.2 吴晓燕，张双选.MATLAB在自动控制中的应用M.西安：西安电子科
3、技大学出版社，2006.答辩成绩指导教师评阅意见摘 要单相半波桥式晶闸管整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀，电解电源，同步发电机励磁，通信系统等。单相半波桥式晶闸管整流电路的特点简单，它比二极管整流的优点表现在可以通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压的大小，而二级管电流输出的电压指示固定不变的，它比其他整流电路的优点是电路结构简单，分析简便，而且电路中只有两个晶闸管，其控制电路相对简单。输出的波形也简单，一目了然。缺点是输出脉动大，变压器二次电流中含有直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变
4、压器铁芯不饱和，需要增加贴心面积，增大设备的容量。关键词：整流电路；晶闸管；变压器目 录第1章 绪论1第2章 总体方案设计22.1 系统总体框图22.2 主电路结构及其工作原理22.3 参数计算32.4 驱动电路方案32.5 驱动电路设计4第3章 仿真设计73.1 Matlab软件介绍73.2 仿真模型设计73.3 仿真参数设计83.3.1 脉冲发生器的设置83.3.2 电源参数设置93.3.3 晶闸管参数设置93.3.4 显示器参数设置103.3.5 二极管参数设置103.3.6 负载参数设置113.3.7仿真系统参数设置113.4 仿真波形123.5 仿真波形分析12参考文献13致 谢14
5、第1章 绪论电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置
6、；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。正是因为整流电路有着如此广泛的应用，因此整流电路的研究无论在是从经济角度，还是从科学研究角度上来讲都是很有价
7、值的。本设计正是结合了Matlab仿真软件对单相半控桥式晶闸管整流电路进行设计分析。 整流电路由于被众多领域所应用，所以研究性能好的整流电路具有很大的市场潜力，无论在是从经济角度，还是从科学研究角度上来讲都是很有价值的。整流电路由于使用高性能的电子元器件，所以工作是非常稳定的，更因为它的器件很少，所以即使是需要维修也是非常方便，只要更换元件即可。第2章 总体方案设计2.1 系统总体框图单相半控桥式晶闸管整流电路的设计，我们首先对电路原理进行分析，通过分析，结合具体的性能指标求出相应的参数，然后在Matlab仿真软件中建立仿真模型，仿真模型采用交流输入电源，使用晶闸管和二极管作为整流器件。通过不
8、断仿真、调试，不断修正参数，直到确定符合要求的参数。交流输入晶闸管桥式整流电路输出符合要求的电压控制电路图2.1 系统总体框图2.2 主电路结构及其工作原理单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。较常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥，其电路如图2.2所示。电路与单相不可控桥式整流电路相似，只是其中两个臂中的二极管被晶闸管所取代。图2.2 单相半控桥式整流电路原理图在交流输入电压u2的正半周（a端为正）时，Th1和D1承受正向电压。这时如对晶闸管Th1引入触发信号，则Th1和D1导通，电流的通路为：u2+Th1RD1u2-。
9、这时Th2和D2都因承受反向电压而截止。同样，在电压u2的负半周时，Th2和D2承受正向电压。这时，如对晶闸管Th2引入触发信号，则Th2和D2导通，电流的通路为：u2-Th2RD2u2+。这时Th1和D1处于截止状态。电压与电流的波形如图2.3所示。显然，与单相半波整流相比，桥式整流电路的输出电压的平均值要大一倍，即 （2.1）输出电流的平均值为 （2.2）2.3 参数计算本电路由于采用了Matlab仿真，器件的参数我们采用默认值，这里主要计算电阻的值和脉冲信号源的延迟时间。由基本要求：输入电压：交流100V/50Hz；输出电压：0V-50V；输出功率：500W 可得：Ud=0.45 U0
10、(1+cos) （2.3）即：50=0.45100(1+cos)解得：=83.62从而脉冲信号源一的延迟时间为：t1=T/360=83.620.02/360=0.00465s则脉冲信号源二的相位延迟应设置为：t2=0.01+0.00465=0.01465s由W=U2/R ,可得:R=502/500=52.4 驱动电路方案方案一：采用专用集成芯片产生驱动信号。专用集成芯片对于整个系统来说非常好：集成度高，不易产生各种干扰；产生的驱动信号精确度高，更利于系统的准确度；简单、省事，易于实现。但是，专用集成芯片的价格比较昂贵且不易购买；对于以锻炼个人能力设计此次课程设计显然达不到目的。方案二：采用LM339、ICL8083等构成的驱动电路虽然效果不是很好，但是它完全是硬件驱
