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1、电力电子课设单相全控整流电路.txt铁饭碗的真实含义不是在一种地方吃一辈子饭，而是一辈子到哪儿均有饭吃。就算是一坨屎，也有碰见屎壳郎的那天。因此你大可不必为今天的自己有太多担忧。 本文由lxl1602奉献 doc文档也许在WA端浏览体验不佳。建议您优先选择XT，或下载源文献到本机查看。 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 目录 1 设计方案及原理 1 11 原理方框图 1 1主电路的设计 1.3主电路原理阐明 14 整流电路参数的计算 2 元器件的选择 32.1 晶闸管的选用 32.变压器的选用 3 触发电路的设计 4 3. 对触发电路的规定 4 3.2 J04 集成触发器 4 保护电路的
2、设计 5 4.1 过电压保护 41.1 过电压保护 6.2 过电流保护 7 .1.3 电流上升率 i/dt 的克制 7.1.4电压上升率 dut的克制 7 5 仿真分析与调试 8 5.1 建立仿真模型 8.2 仿真成果分析 9 心得体会1 参照文献 2 错误!未定义书签。 附录 错误!未定义书签。 0 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 单相桥式全控整流电路的设计 1设计方案及原理 .1 原理方框图 系统原理方框图如1-1 所示: 触发电路 保护电路 驱动电路 整流主电路 负载 图 1-1 系统原理方框图 12 主电路的设计 主电路原理图如下图1-2所示： 图 1-2 单相桥式全控整流电路
3、原理图 1 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 1.3 主电路原理阐明 在电源电压 u2 正半周期间，VT、VT 承受正向电压，若在触发角处给VT1、VT4 加触发脉冲，VT1、VT4 导通，电流从电源端经 VT、负载、T4流回电源 b 端。当 u过零时，流经晶闸管的电流也降到零，T1 和VT4 关断。 在电源电压 u2负半周期间,仍在触发延迟角处触发 T2和VT， VT2 和VT3 导通，电流从电源 b端流出,通过 T3、R、VT2流回电源 端。到 u 过零时，电流又降为零,V2 和 VT 关断。此后又是 V和 VT 导通,如此循环的工作下去。该电路的移向范畴是 。 此外,由于该整流电路
4、带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都能开通晶 闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值不小于 E 的时候去触发。提前触发的话，晶闸管会在 E的作用下承受反向电压，无法导通。 1.4整流电路参数的计算 当| 时,晶闸管可以开通。 1）整流输出电压的平均值可按下式计算 Ud =2 2U cs = 9U 2 cos (1-) 当0时， U d 获得最大值9V即 U d 0.9U 2 =90V从而得出 2 =10,=80 时, U =0。 角的移相范畴为90。 2）整流输出电压的有效值为 U= ( + 2U2 swt ( wt ） 2 ) (22) 3）整流电流的平均值和有效值分别为 = d
5、R=0.9 U ?E cs (-3) I= U =R ( + 2U2in wtd ( t ) 2 ) R (2-4） 2 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 4)在一种周期内晶闸管 V1、T和 T2、VT3 轮流导通，流过晶闸管的电流平均值只 有输出直流电流平均值的一半，即： U ？E I dv= I= 0.45 2o 2 (25） 2元器件的选择 21晶闸管的选用 晶闸管的重要参数如下:额定电压 T 一般取UDM和 U R 中较小的，再取接近原则的电压级别作为晶闸管型的额定电压。 在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的 2 倍,以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压Tn = n
6、U DRM, RRMUTn =(23)TM UM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 额定电流 T(AV) T()又称为额定通态平均电流。其定义是在室温 和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不不不小于170的电路中,结温不超过额定结温时，所容许的 最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管原则电流取相近的电流级别即为晶闸管的额定电流。 在实际使用时不管流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不不小于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、 温升就能限制在容许的范畴。在实际使用时不管流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不 不小于额定电
7、流的有效值,散热冷却符合规定， 则晶闸管的发热、温升就能限制在容许的范畴。将变压器副边电压有效值 2 定为 00，则停止导电角8.5 此时可达到的最大输出电压为 09U*cs15= 1V 0V，满足规定。 晶闸管承受最大反向电压为: 2U2 = 00 82.8V 考虑到安全裕量，故晶闸管额定电压为： U T （) 282.8V = 55648.V 由式 2知,流过晶闸管电流有效值最大为： 3 （2-7) 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 I max = U0 = = 2.28A 252 I( V) = （152) IVTma 晶闸管额定电流为： = 2736 .7 通过以上计算得知,可以
8、取晶闸管额定电压为 800V,额定电流为 30A。 .2 变压器的选用 变压器是一种静止的装置，它是依托磁耦合的作用，将一种级别的电压与电流转换为 另一种级别的电压与电流,起着传递电能的作用。单相桥式全控整流电路带反电动势负载,变压器二次电流有效值I 与输出电流有效 值 I 相等。由式 2-4 可知,二次侧电流最大为 0,故变压器容量至少为 1000 VA。 3 触发电路的设计 3. 对触发电路的规定 晶闸管触发重要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲规定: 1)、触发信号可为直流、交流或脉冲电压。） 、触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流） 。3） 、触发
9、脉冲应有一定的宽度,脉冲的前沿尽量陡，以使元件在触发导通后，阳极 电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 4） 、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范畴必须满足电路规定。 32 K0 集成触发器 J4 可控硅移相触发电路合用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004 器件输出两路相差 10 度的移相脉冲,可以以便地构成全控桥式触 发器线路。J004 电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范畴宽、对同步电压规定低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。其管脚图如下图 -1 所示: 4 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 图 3- K
10、J0管脚图 各引脚阐明如下表-1 所示: 表 -1 KJ04 引脚阐明输 功 能出 引脚号 1、1 2、6、10 空形成 3、4(1k) 5 7 锯齿波-Vee 地 输入8 比较9 阻容 11、12 调制 13、1416 同步 综合微分 封锁 +Vc 该触发电路设计中，通过 004集成触发器控制晶闸管VT1 、VT、VT3 和 V 的导 通与截止,VT1 和 VT同步导通， 和 VT3同步导通, 使 VT 同步两路导通相差180 度。 J00 器件正好输出两路相差18 度的移相脉冲,可以以便地构成全控桥式触发器线路。触发电路原理图参见附录。 4 保护电路的设计 相对于电机和继电器,接触器等控制
11、器而言，电力电子器件承受过电流和过电压的能力较差，短时间的过电流和过电压就会把器件损坏。但又不能完全根据装置运营时也许出 现的临时过电流和过电压的数值来拟定器件参数，必须充足发挥器件应有的过载能力。因 此,保护就成为提高电力电子装置运营可靠性必不可少的重要环节。 5 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 4.1 过电压保护 .1 过电压保护 电源侧过电压电力电子设备一般都经变压器与交流电网连接,电源变压器的绕组与绕 组、绕组与地中间都存在着分布电容，如图4-1所示: 图 41 分布电容 该电路中变压器为降压型，即电源电压 u 高于变压器次级电压。电源开关断开时，初、 次级绕组均无电压,绕组间
12、分布电容电压也为0，当电源合闸时,由于电容两端电压不能 突变，电源电压通过电容加在变压器次级，使得变压器次级电压超过正常值,它所连接的 电力电子设备将受到过电压的冲击。 在进行电源拉闸断电是也会导致过电压,在通电的状态将电源开关断开使激磁电流从 一定得数值迅速下降到 0，由于激磁电感的作用电流的剧烈变化将产生较大的感应电压， 由于电压为 i/dt，在电感一定得状况下,电流的变换越大，产生的过电压也越大。这个电压的大小与拉闸瞬间电流的参数值有关， 在正弦电流的最大值时断开电源， 产生的 di/dt 最大,过电压也就越大。可见,合闸时浮现的过电压和拉闸时浮现的过电压其产生的机理 是完全不同的。对于
13、以上过电压，我们可以采用阻容保护，保护电路如下图 4 所示: 图 4-2 过电压保护 6 武汉理工大学电力电子技术课程设计阐明书 同理晶闸管过电压保护，也可采用阻容式保护措施，给每个晶闸管并联一种 RC 串联回路。 41. 过电流保护 电力电子电路中的电流瞬时值超过设计的最大容许值，即为过电流。过电流有过载和短路两种状况。在该电路的过电流保护中均采用熔断器,给每个晶闸管串连一种熔断器。 虽然这样所用熔断器较多，但由于流过晶闸管的电流有效值相对于负载电流有效值和电源 二次侧电流有效值来说较小，等价条件下产生热量至少,同步熔断器价格很便宜，故这样 设计过电流保护电路比较经济。电路原理图如下图 - 所示： 图 4-过电流保护 4.1.3电流上升率did的克制. 晶闸管初开通时电流集中在接近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密很大,然后以01mm 的扩展速度将电流扩展到整个阴极面,若晶闸管开通时电流上升率didt 过 大，会导致PN 结击穿，
