課程設(shè)計(jì)----三類半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計(jì)(阻感負(fù)載)

1、<p><b>　　電子電力課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣信息工程 </p><p>　　題 目： 單相半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計(jì) </p><p>　　

2、（阻感負(fù)載） </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱: 講師 </p><p>　　2013年 1 月 10 日</p><p><b>　　電子電力課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2012-2013 學(xué)年第 一 學(xué)期</p><p

3、>　　學(xué) 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣信息工程 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： 單相半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計(jì) </p><p>　?。ㄗ韪胸?fù)載） </p

4、><p>　　起 迄 日 期： 12月 27 日～ 1月 13 日 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　一．單相半控橋式晶閘管可控

5、整流電路（阻感負(fù)載）（無續(xù)流二極管） </p><p><b>　　1.工作原理</b></p><p>　　假設(shè)負(fù)載電流因電感足夠大而平直，當(dāng)電源u2正半波，在=時(shí)觸發(fā),VT1后VT1、VT2導(dǎo)通，電流通路為A- VT1-L-R- VT2-B,電流由電源提供；當(dāng)=后，電源電壓u2經(jīng)零變負(fù)，但由于電感電勢的作用，電流仍將繼續(xù)，電感通過R-VD1-VT1回路放

6、電。在=處，二極管VD2電流給VD1，電流iVD2及i2終止，在=～（+）區(qū)間電流由電感釋放電能提供。</p><p>　　當(dāng)=（+）時(shí)觸發(fā)VT2導(dǎo)通，由于VT2的導(dǎo)通才能使VT1承受反壓而關(guān)斷，其后的工作過程與前半周類似。由此可見，VT1觸發(fā)導(dǎo)通后，需VT2的觸發(fā)導(dǎo)通才能關(guān)斷。因此流過晶閘管的電流在一個(gè)周期內(nèi)各占一半，其換流時(shí)刻由門極觸發(fā)脈沖決定；而二極管VD1、VD2的導(dǎo)通與關(guān)斷僅由電源電壓的正負(fù)半波決定，在

7、=n(n為正整數(shù))處換流，所以單相半控橋式整流電路電感負(fù)載時(shí)各元件導(dǎo)通角均為1800，電源在區(qū)間內(nèi)停止對(duì)負(fù)載供電。</p><p>　　半控橋式整流電路中的整流二極管VD1、VD2本身兼有續(xù)流二極管的作用，因此電路中不需另加續(xù)流二極管。但如果在工作中出現(xiàn)異常，比如VT2的觸發(fā)脈沖消失，則VT1由于電感續(xù)流作用將不能關(guān)斷，等到下一個(gè)正半波到來時(shí)，VT1無需觸發(fā)仍繼續(xù)導(dǎo)通，結(jié)果是：一只晶閘管與兩只二極管之間輪流導(dǎo)電，

8、其輸出電壓失去控制，這種情況稱之為“失控”。失控時(shí)的的輸出電壓相當(dāng)于單相半波不可控整流時(shí)的電壓波形。在失控情況下工作的晶閘管由于連續(xù)導(dǎo)通很容易因過載而損壞。因?yàn)榘雽?dǎo)體本身具有續(xù)流作用，半控電路只能將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，而直流電能不能返回到交流電能中去，即能量只能單方向傳遞。同理，帶續(xù)流二極管的全控電路能量也只能單方向傳遞。</p><p><b>　　2.建模</b></p>

9、<p><b>　　3.仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　4.小結(jié)</b></p><p>　　電路具有自續(xù)流能力，但實(shí)用中還需要加設(shè)續(xù)流二極管VD，以避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。</p><p>　　二、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負(fù)載）（有續(xù)流二極管）</p><p&g

10、t;　　為了防止這種失控現(xiàn)象，仍須在半控橋式電路中加上續(xù)流二極管，可以在負(fù)載側(cè)并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管D3。加了續(xù)流二極管的單相橋式半控電路如圖2－1所示。其輸出電壓波形與不加續(xù)流管時(shí)相同，原先流經(jīng)橋臂元件的續(xù)流電流現(xiàn)都轉(zhuǎn)移到續(xù)流二極管D3上。迫使晶閘管與二極管串聯(lián)電路中的電流小到維持電流以下使晶閘管關(guān)斷。續(xù)流二極管后的輸出電壓與不加時(shí)相同，但流過晶閘管的和二極管的電流波形不同。有續(xù)流二極管VD時(shí)，續(xù)流過程由VD完成，在續(xù)流階段晶閘管關(guān)斷，這

11、就避免了某一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時(shí)，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，少了一個(gè)管壓降，有利于降低損耗。</p><p><b>　　1.電路原理</b></p><p><b>　　2.建模</b></p><p><b>　　3.仿真結(jié)果</b></p><p&

12、gt;<b>　　4.小結(jié)</b></p><p>　　三．單相橋式半控整流電路（晶閘管在同一橋臂）</p><p>　　1.電路結(jié)構(gòu)與與原理</p><p><b>　　(1)電路結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　（2）.工作原理</b></p><

13、;p>　　當(dāng) 正半周時(shí)，在wt=α?xí)r刻，觸發(fā)晶閘管 使其導(dǎo)通，電流從電源 正端— —L—R— — 負(fù)載向負(fù)載供電。</p><p>　　過零變負(fù)時(shí)，因電感L的作用使電流連續(xù)，L產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢使 受正向電壓而導(dǎo)通電流從L—R— — 形成回路，這樣經(jīng)過 和 續(xù)流。此階段忽略器件的通態(tài)壓降，則 =0，不像全控那樣出現(xiàn)為負(fù)的情況。</p><p>　　在 負(fù)半周wt=π+α?xí)r刻，觸發(fā) 使

14、其導(dǎo)通，則 承受反壓而關(guān)斷， 經(jīng) —L—R— — 端向負(fù)載供電。</p><p>　　過零變正時(shí)，因電感L的作用使電流連續(xù)，L產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢使 受正向電壓而導(dǎo)通電流從L—R— — 形成回路，這樣經(jīng)過 和 續(xù)流。此階段忽略器件的通態(tài)壓降， 又為0此后重復(fù)此過程</p><p><b>　　2.建模</b></p><p><b>　　

15、3仿真結(jié)果分析</b></p><p><b>　　4.小結(jié)</b></p><p>　　VD3和VD4串聯(lián)可起到續(xù)流作用</p><p><b>　　二、基本電量計(jì)算</b></p><p>　　1. 通過變壓器副邊繞組的電流有效值I2</p><p>　　2.

16、 流過晶閘管和整流管的電流平均值和有效值分別為</p><p><b>　　二、參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　1、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負(fù)載）（無續(xù)流二極管）</p><p>　　1）電源電壓：交流100V/50Hz；</p><p>　　2）移相范圍：0°～180°。</

17、p><p><b>　　輸出電壓平均值：</b></p><p><b>　　U=0.9U2</b></p><p><b>　　輸出電流平均值：</b></p><p><b>　　= Ud/R</b></p><p>　　流過晶閘管

18、電流有效值</p><p><b>　　I= /</b></p><p><b>　　波形系數(shù)：</b></p><p><b>　　K= I/=/2</b></p><p>　　交流側(cè)相電流的有效值:</p><p><b>　　I=

19、3;I</b></p><p>　　令0時(shí)，U2=100V，P出=500W。</p><p>　　Ud=0.9U2(1+)/2=90V，</p><p>　　P出=Ud2/R,得R=16.2，取R=20。</p><p>　　Id=P出/Ud=5.56A，</p><p>　　Kf=IVT/ Id=/2=0

20、.707，</p><p>　　晶閘管的額定電流為：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍電流安全儲(chǔ)備，并考慮晶</p><p>　　閘管元件額定電流系列取5A。</p><p>　　晶閘管元件額定電壓U2=100=141.4V，取2～3倍電壓安全儲(chǔ)備，并考慮晶閘管額定電壓系列取300V。</p><p>　　所以選擇晶閘管和二極管的

21、額定電壓為 300V,額定電流為5A的，電感取無窮大，L=150H，R=20。</p><p>　　2、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負(fù)載）（有續(xù)流二極管）</p><p>　　1）電源電壓：交流100V/50Hz；</p><p>　　2）輸出功率：500W；</p><p>　　3）移相范圍：0°～180°。&l

22、t;/p><p><b>　　輸出電壓平均值：</b></p><p><b>　　U=0.9U2</b></p><p><b>　　輸出電流平均值：</b></p><p><b>　　= Ud/R</b></p><p>　　流過

23、晶閘管電流有效值：</p><p><b>　　I= /</b></p><p><b>　　波形系數(shù)：</b></p><p><b>　　K= I/=/2</b></p><p>　　交流側(cè)相電流的有效值:</p><p><b>　　I=

24、·I</b></p><p><b>　　續(xù)流管電流有效值：</b></p><p><b>　　I=·I</b></p><p>　　令0時(shí)，U2=100V,P出=500W。</p><p>　　Ud=0.9U2(1+)/2=90V，</p><

25、p>　　Id=P出/Ud=5.56A，</p><p>　　Kf=IVT/ Id=/2=0.707，</p><p>　　晶閘管的額定電流為：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍電流安全儲(chǔ)備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取5A。</p><p>　　晶閘管元件額定電壓U2=100=141.4V，取2～3倍電壓安全儲(chǔ)備，并考慮晶閘管額定電壓系列取300

26、V。</p><p><b>　　令時(shí)，</b></p><p>　　IVT= Id=Id=5.56A時(shí)，</p><p>　　此時(shí)流過續(xù)流二極管的電流最大為5.56A，取2倍電流安全儲(chǔ)備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取20A。</p><p>　　續(xù)流二極管兩端的最大電壓為Ud=90V, 取2～3倍電壓安全儲(chǔ)備，并考慮

27、晶閘管額定電壓系列去200V。所以選擇續(xù)流二極管額定電壓為 200V,額定電流為20A的晶閘管和二極管，電感取無窮大，L=150H，R=20。</p><p><b>　　三、課程設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我們所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我們?nèi)绾稳グ盐找患虑?，如何去做一件事情，又如何完成一件事情?lt;/p&

28、gt;<p>　　課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我們深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我們今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，小組成員在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程