单相半控桥式晶闸管整流电路的设计样本
电力电子学课程设计说明书单相半控桥式晶闸管整流电路的设计

北京交通大学海滨学院电力电子学课程设计说明书单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)学生姓名刘楷鹏.学号09142087 .专业电气工程及其自动化班级0902指导教师杨国庆.完成时刻2012-5-10 .摘要随着科学技术的日趋进展,人们对电路的要求也愈来愈高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳固,利用它能够方便地取得大中、小各类容量的直流电能,是目前取得直流电能的主要方式,取得了普遍应用。
可是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大,电流中谐波分量相应增大,因此功率因素很低。
把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路,就组成了PWM整流电路。
通过对PWM整流电路的适当控制,能够使其输入电流超级接近正弦波,且和输入电压同相位,功率因素近似为1。
这种整流电路称为高功率因素整流器,它具有普遍的应用前景。
由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域,利用半导体电力开关器件组成各类电力变换电路实现电能和变换和控制,而组成的一门完整的学科。
故其学习方式与电子技术和控制技术有很多相似的地方,因此要学好这门课就必需做好实验和课程设计,因此咱们进行了这次课程设计。
又因为整流电路应用超级普遍,而三相晶闸管半控整流电路又有利于夯实基础,故咱们单结晶体管触发的单相晶闸管半控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
关键词:电力电子相控流PWM 整流课程设计目录1.摘要 (2)2. 设计目的与要求 (4).3. 电器元件选择 (5)4. 辅助电路的设计 (6)驱动电路的设计保护电路的设计电流上升率、电压上升率的抑制保护5. 主体电路的设计 (13)单相半控式晶闸管整流电路图主电路设计与原理分析6. 设计总结 (15)7. 参考文献 (16)8.附录 (16)参数计算二.设计目的与要求设计目的“电力电子技术”课程设计时在教学及实验的基础上,对课程所学理论知识的深化高。
单相半控桥式晶闸管整流电路电阻负载

电气工程学院电力电子课程设计设计题目:单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载)学号:姓名:同组人:指导教师:设计时间:设计地点:电力电子课程设计成绩评定表指导教师签字:年月日电力电子课程设计任务书学生姓名:指导教师:一、课程设计题目:单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载)二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件,独立进行方案论证和电路设计,要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整;2. 查阅有关参考资料和手册,并能正确选择有关元器件和参数,对设计方案进行仿真;3. 完成预习报告,报告中要有设计方案,设计电路图,还要有仿真结果;4. 进实验室进行电路调试,边调试边修正方案;5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。
三、进度安排2.执行要求课程设计共5个选题,每组不得超过2人,要求学生在教师的指导下,独力完成所设计的详细电路(包括计算和器件选型)。
严禁抄袭,严禁两篇设计报告雷同。
摘要本次课程设计的题目为:单相半控桥式晶闸管整流电路,其中负载为纯电阻负载。
电路设计的主要参数及要求:1、电源电压:交流100V/50Hz;2、输出功率:500W;3、移相范围:0º-180º。
对于单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载),其电路设计的主要功能为:单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通,而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。
单相桥式半控整流电路在纯电阻负载电流连续时,当相控角α<180°时,可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流,同时,调节触发电路,可改变触发角进行调压;在α>180°时,由于二极管的单相导电性,电路无法实现逆变,输出电压为零。
关键词:单相半控桥式晶闸管整流电路、纯电阻负载、相控角调节AbstractABSTRACT:Curriculum design topics: single-phase half-controlled bridge thyristor rectifier circuit, where the load is purely resistive load. The main parameters and requirements of the circuit design: 1, the power supply voltage: AC 100V/50Hz, output power: 500W; 2; 3, the phase shift range: 0 º ~180 º.For the single phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit (resistive load), the main function of the circuit design:Characteristics of single phase bridge half controlled rectifier circuit is triggered thyristor turn-on, and rectifier diode is higher than that of cathode voltage in the anode voltage natural conduction.Single phase bridge half controlled rectifier circuit load current is continuous in the pure resistance, while the mouldings α <180 °, c an realize the phase control rectifier, AC power into DC power at the same time, adjusting trigger circuit, which can change the trigger angle regulator; when α >180 °, because the phase conductivity diode, the circuit can not be achieved inverter, output voltage to zero. KEYWORDS:S ingle phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit, pure resistive load, adjust phase mouldings目录第一章系统方案设计 (1)一、主电路方案设计 (1)1.1主电路方案论证 (1)1.2主电路结构及其工作原理 (2)1.3参数计算 (3)1.4主电路器件选用 (3)二、控制电路方案设计 (4)2.1 触发控制电路方案 (4)2.1.1 方案一 (4)2.1.2 方案二 (5)第二章仿真 (8)一、主电路仿真 (8)1.1 仿真设置 (8)1.2 仿真结果 (10)二、控制电路仿真 (11)2.1 方案一仿真 (11)2.2 方案二仿真 (13)2.2.1 各部分电路分析与仿真 (14)2.2.2输出控制信号仿真 (17)第三章电路调试 (19)一、实物制作 (19)二、实际控制信号测量 (20)2.1 电路各组成部分输出波形 (20)2.2 控制信号输出波形 (21)第四章结论 (24)第五章心得体会与建议 (25)参考文献 (26)附录1:元器件清单 (27)第一章系统方案设计一、主电路方案设计1.1 主电路方案论证方案一:单相半控桥式整流电路(含续流二极管)单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点,而且不会导致失控显现,续流期间导电回路中只有一个管压降,少了一个管压降,有利于降低损耗,如图1-1。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计反电势电阻

电力电子技术课程设计单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)班级:学号:姓名:一、设计目的1、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识,在课程设计实践中全面综合的加以运用,使这些知识得到巩固、提高,并使理论知识与实践技能密切结合起来;2、初步树立起正确的设计思想,掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能,培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力,训练设计构思和创新能力;二、设计任务1、通过查阅参考资料完成单相半控桥式晶闸管整流电路的设计任务;2、绘制电气控制原理图,包括主电路图及触发电路图(或驱动电路图),正确选择或设计元器件,订列元器件目录清单;1.设计的主要参数及要求:设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范围30º~150º4、负载为反电势、电阻负载2.电路元件的选择(1)整流元件的选择由于单相桥式半控反电动势、电阻负载电路主要器件是晶闸管,所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件,从总体结构上看,可区分为管芯及散热器两大部分,分别如图所示a)螺栓型 b)平板型 c)电气符号图晶闸管管芯及电路符号表示晶闸管管芯的内部结构如图所示,是一个四层(P1—N1—P2—N2)三端(A、K、G)的功率半导体器件。
它是在N型的硅基片(N1)的两边扩散P型半导体杂质层(P1、P 2),形成了两个PN结J1、J2。
再在P2层内扩散N型半导体杂质层N2又形成另一个PN结J3。
然后在相应位置放置钼片作电极,引出阳极A,阴极K及门极G,形成了一个四层三端的大功率电子元件。
这个四层半导体器件由于三个PN结的存在,决定了它的可控导通特性。
晶闸管的工作原理通过理论分析和实验验证表明:1)只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通,两者不可缺一。
2)晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用,门极电压对管子随后的导通或关断均不起作用,故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压,只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可,脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。
成稿单相半控桥式晶闸管整流电路课程设计

电力电子课程设计单相半控桥式晶闸管整流电路设计(带续流二极管、反电势电阻负载)院别:机械与电子工程学院专业年级:电气工程自动化姓名:学号:指导老师:起止日期:1.设计任务书一、设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路设计(带续流二极管、反电势、电阻负载)二、设计目的通过电力电子变流技术的课程设计达到以下几个目的:1、培养学生文献检索的能力,特别是如何利用Internet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、培养学生运用仿真工具的能力和方法。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
三、设计数据:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范围30º~150º4、反电势:E=70V四、设计内容:单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(带续流二极管)(反电势、电阻负载)五、设计要求(1)画出电路原理图(2)完成参数计算六、课程设计报告要求课程设计用纸和格式统一,要求图表规范,文字通顺,逻辑性强。
设计报告不少于20页。
1、设计的基本要求(给出所要设计的装置的主要技术数据和设计装置要达到的要求(包括性能指标),最好剑术所设计装置的主要用途)2、总体方案的确定(包括调制方式,pwm控制方法,主电路形式确定等)3、具体电路设计(主电路设控制电路设计以及参数计算等)4、附录(电路图,仿真结果图等)5、参考文献前言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件,以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置,以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支,或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载)

西安交通工程学院《电力电子技术》课程设计报告题目:单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载)专业班级: 电气工程及其自动化1402班姓名:康爽陈绪磊任旭豪时间:2016年12月16日指导教师:贾亚娟完成日期:2016年12月30日设计任务书1.设计目的与要求1.1设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载)(无续流二极管)设计要求:(1)电源电压:交流100V/50Hz;(2)输出功率:500W;(3)移相范围:0°~180°。
1.2设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载)(有续流二极管)设计要求:(1)电源电压:交流100V/50Hz;(2)输出功率:500W;(3)移相范围:0°~180°。
2.设计内容(1)根据课程设计题目,收集相关资料,并设计出主电路和控制电路;(2)用MATLAB软件对设计的电路进行仿真;(3)撰写课程设计报告,并画出主电路、控制电路的原理图,说明其工作原理以及选择元件参数,绘制主电路和触发电路的波形,并给出仿真波形,对仿真结果进行分析,附参考资料。
3.编写设计报告写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
4.答辩在规定时间内,完成叙述并回答问题。
目录1 引言 (1)2 总体设计方案 (1)2.1 设计思路 (1)2.1.1单相半控桥式晶闸管可控整流电路控制流程 (1)2.2 总体设计框图 (2)3 设计原理分析 (2)3.1单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载)(无续流二极) (2)3.2单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载)(有续流二极管) (3)4参数选择 (4)4.1元件清单 (4)4.2 整流元件的选择 (4)4.2.1晶闸管结构 (4)5 总结与体会 (5)参考文献 (6)单相桥式半控整流电路摘要: 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。
本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计,对电阻负载供电,并使输出电压在0到180伏之间连续可调,由于是半控电路,因此会用到晶闸管。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计

单相半控桥式晶闸管整流电路设计
首先,我们需要选取合适的晶闸管。
选择晶闸管时,需要考虑电流、
电压和功率的要求,以确保晶闸管能够正常工作并满足应用需求。
第二步是设计电流限制电路。
电流限制电路用于限制电流通过晶闸管
的大小,以防止晶闸管因过载而损坏。
一种常见的电流限制电路是采用电
流互感器,通过测量电流并输出反馈信号,以控制晶闸管的导通角度。
此外,还可以使用电流变压器或电阻器来实现电流限制。
接下来,我们需要设计控制电路。
控制电路用于控制晶闸管的导通角度,并确定晶闸管何时开启和关闭。
常用的控制电路包括脉冲宽度调制(PWM)控制和零点检测控制。
在PWM控制中,通过调制输入信号的脉冲
宽度来控制晶闸管的导通角度。
而零点检测控制则是通过检测电压波形的
零点来判断晶闸管的开启和关闭时机。
此外,为了确保整流电路的稳定性和安全性,还需要添加电容滤波电
路和过压保护电路。
电容滤波电路用于平滑输出电压,减少电压波动;而
过压保护电路则用于防止电压超出设定范围,保护电路和设备。
最后,根据设计的电路参数和需求进行计算和选取其他元器件,如电阻、电感、二极管等。
通过计算和仿真,验证电路的性能和稳定性,确保
整流电路能够正常工作。
总结起来,设计单相半控桥式晶闸管整流电路需要考虑晶闸管的选取、电流限制电路、控制电路、电容滤波电路和过压保护电路等因素。
通过综
合考虑这些因素,并进行计算和仿真,可以设计出一个性能稳定的单相半
控桥式晶闸管整流电路。
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)

1 设计的基本要求1.1 设计的主要参数及要求:设计要求:1、电源电压:交流220V/50Hz2、输出电压范围:20V-50V3、最大输出电流:10A4、具有过流保护功能,动作电流:12A5、具有稳压功能6、电源效率不低于70%1.2 设计的主要功能单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通,而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。
单相桥式整流电路在感性负载电流连续时,当相控角α<90°时,可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流;在α>90°时,可实现将直流电返送至交流电网的有源逆变。
在有源逆变状态工作时,相控角不应过大,以确保不发生换相(换流)失败事故。
2 系统总体电路的设计2.1 方案的选择我们知道,单相整流电路形式是各种各样的,可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路,整流的结构也是比较多的。
因此在做设计之前我们确定了此方案:单相桥式半控整流电路电路简图如下:图1 单相桥式半控整流电路对每个导电回路进行控制,相对于全控桥而言少了一个控制器件,用二极管代替,有利于降低损耗!如果不加续流二极管,当α突然增大至180°或出发脉冲丢失时,由于电感储能不经变压器二次绕组释放,只是消耗在负载电阻上,会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况,这使ud成为正弦半波,即半周期ud为正弦,另外半周期为ud为零,其平均值保持稳定,相当于单相半波不可控整流电路时的波形,即为失控。
所以必须加续流二极管,以免发生失控现象。
2.2 主电路的结构及其工作原理单相半控桥式整流电路带阻感负载且有续流二极管的主电路图如图2所示:图2 单相半控桥式整流主电路图图2 有续流二极管的主电路图对于带阻感负载的单相桥式半控整流电路而言,当负载中电感很大时,在2u 正半周,触发角α处给晶闸管VT1加触发脉冲,2u 经VT1和VD4向负载供电。
2u 过零变负时,因电感作用使电流连续,VT1继续导通但因VT1端电位高于VD2端电位,使得电流从VD4转移至VD2,VD4关断,电流不再流经交流源,而是由VT1和VD2续流,在此阶段0d u =。
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计

课程设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路的安排(戴绝流二极管)(阻感背载)教院自动化博业自动化班级100...班姓名指挥西席许湘莲2012年12月29日一课程安排的本量战脚法本量:是电气疑息博业的必建试验性关节.脚法:1、培植教死概括使用知识办理问题的本收与本量动脚本收;2、加深明黑《电力电子技能》课程的基础表里;3、收端掌握电力电子电路的安排要收.二课程安排的真量:单相半控桥式晶闸管整流电路的安排(戴绝流二极管)(阻感背载)安排条件:1、电源电压:接流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范畴0º~180º三课程安排基础央供1、二人一个题目,按教号拉拢;2、根据课程安排题目,支集相闭资料、安排主电路、统制电路;3、用MA TLAB/Simulink对付安排的电路举止仿真;4、撰写课程安排报告——画出主电路、统制电路本理图,证明主电路的处事本理、采用元器件参数,证明统制电路的处事本理、画出主电路典型波形,画出触收旗号(启动旗号)波形,证明仿真历程中逢到的问题妥协决问题的要收,附参照资料;5、通过问辩.戴要电力电子技能课程安排是正在教教及真验前提上,对付课程所教表里知识的深进战普及.本次课程安排要完毕单相桥式半控整流电路的安排,对付电阻背载供电,并使输出电压正在0到180伏之间连绝可调,由于是半控电路,果此会用到晶闸管与电力二极管.别的,还要用MATLAB对付安排的电路举止建模并仿真,得到电压与电流波形,对付停止举止分解.闭键词汇:半控整流晶闸管目录1 安排的基础央供11.1安排的主要参数及央供:11.2 安排的主要功能12总体系统错误!未定义书签。
12.2 参数估计23硬件电路33.1 系统总体本理框图33.2 启动电路43.2.1 启动电路规划43.2.2 启动电路的安排43.3 呵护电路63.3.1 变压器二次侧熔断器63.3.2 晶闸管呵护电流错误!未定义书签。
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)

单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(阻感负载)概述本文将介绍单相半控桥式晶闸管整流电路的设计,该电路适用于阻感负载。
晶闸管无法正常导通,需要外部触发信号时,使用RC触发电路。
设计的目的是通过阻感负载实现电能的稳定输出。
晶闸管选择在设计单相半控桥式晶闸管整流电路时,需要选购合适的晶闸管。
常用的有BTA08-600、BTA12-600B和BTA16-600BW。
在选购时,需要考虑晶闸管的额定电压和额定电流。
同时还需注意晶闸管的触发电流和停止电流。
桥式整流电路的设计桥式整流电路主要由4只晶闸管和4只二极管组成。
需要注意的是,二极管的极性应与晶闸管的导通方向相反。
桥式整流电路的原理是,晶闸管V1和V2分别控制输出电源的正半周期,而V3和V4则控制负半周期。
整个电路的输出电压可以通过改变晶闸管的导通角度来控制。
控制角度越大,输出电压就越高。
阻感负载的设计在实际应用中,常使用阻感负载来实现负载的稳定输出。
阻感的本质是将电流稳定地输出到负载上,有效地抑制了电路中的尖峰和电压陡峭上升。
具体设计时,需要考虑阻感的额定电流和电感值。
在设计的过程中,还需注意负载的功率和输出电压的稳定性。
RC触发电路的设计由于晶闸管无法正常导通,需要外部触发信号时,我们需要使用RC触发电路。
常见的RC触发电路有正弦波触发和方波触发两种。
在实际设计中,需要根据具体的应用场景来选择合适的触发电路。
总结本文介绍了单相半控桥式晶闸管整流电路的设计方法,包含了晶闸管和阻感负载的选择、桥式整流电路的设计、阻感负载的设计以及RC触发电路的设计等内容。
希望对读者在实际应用中提供参考。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)

单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)1. 背景在电力系统中,直流电源是非常重要的一种电源。
晶闸管在电力控制方面拥有广泛的应用,因为它能够提供高效的控制机制,包括在半导体设备上实现电流开关,以及实现定时控制等功能。
单相半控桥式晶闸管整流电路是一种非常常见的整流电路类型,也非常适合用于小功率应用。
本文将介绍如何设计一种单相半控桥式晶闸管整流电路,同时还会探讨反电势电路和电阻的设计问题。
2. 基本原理单相半控桥式晶闸管整流电路是一种将交流信号转换为直流信号的电路。
它通过将半桥整流电路和反电势电路组合在一起,完美地解决了整流电流方向的问题。
在这种电路中,半桥整流电路利用两个反相并联的晶闸管实现半波整流,而反电势电路则通过电感、电容的组合实现对负载电流的控制。
3. 电路设计3.1 半桥整流电路如图所示,首先需要设计半桥整流电路。
在这种电路中,使用两个反相并联的晶闸管V1和V2以及两个并联的负载电阻R1和R2实现单向导电性。
在负载电阻R1和R2上加上一个串联电感L1,可以有效地抑制负载电流的突变。
+---->Vout|Vin ---+--->V1------+| || R1 || |+-----+------+------>GND| || || L1| || |+------+------>Vout|R2||GND3.2 反电势电路接下来需要安装反电势电路。
反电势电路通过控制电感、电容并结合晶闸管V3的使能脚,实现对负载电流的控制。
+----+-------+| | |C1| | || L2 G|+----|---TT-+--->Vout| |V3-----D-+| |+-------+值得一提的是,在选择元器件时,需要注意反电势电路的电感和电容的选取,因为它们显著影响反电势电路的性能。
3.3 电阻最后需要考虑的是电阻。
这个简单的部分是整个电路设计的最后一步。
需要根据设计参数以及所需功率和工作电压等因素来确定电阻的取值,并按照电路图所示的方式将其安装在负载电路的两端。
单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)

电力电子技术课程设计单相半控桥式晶闸管整流电路设计(反电势、电阻)班级:学号:姓名:一、设计目的1、把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践知识,在课程设计实践中全面综合的加以运用,使这些知识得到巩固、提高,并使理论知识与实践技能密切结合起来;2、初步树立起正确的设计思想,掌握一般电力电子电路设计的基本方法和技能,培养观察、分析和解决问题及独立设计的能力,训练设计构思和创新能力;二、设计任务1、通过查阅参考资料完成单相半控桥式晶闸管整流电路的设计任务;2、绘制电气控制原理图,包括主电路图及触发电路图(或驱动电路图),正确选择或设计元器件,订列元器件目录清单;1.设计的主要参数及要求:设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范围30º~150º4、负载为反电势、电阻负载2.电路元件的选择(1)整流元件的选择由于单相桥式半控反电动势、电阻负载电路主要器件是晶闸管,所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
晶闸管的结构晶闸管是大功率的半导体器件,从总体结构上看,可区分为管芯及散热器两大部分,分别如图所示a)螺栓型 b)平板型 c)电气符号图晶闸管管芯及电路符号表示晶闸管管芯的内部结构如图所示,是一个四层(P1—N1—P2—N2)三端(A、K、G)的功率半导体器件。
它是在N型的硅基片(N1)的两边扩散P型半导体杂质层(P1、P 2),形成了两个PN结J1、J2。
再在P2层内扩散N型半导体杂质层N2又形成另一个PN结J3。
然后在相应位置放置钼片作电极,引出阳极A,阴极K及门极G,形成了一个四层三端的大功率电子元件。
这个四层半导体器件由于三个PN结的存在,决定了它的可控导通特性。
晶闸管的工作原理通过理论分析和实验验证表明:1)只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通,两者不可缺一。
2)晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用,门极电压对管子随后的导通或关断均不起作用,故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的直流电压,只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可,脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。
成稿单相半控桥式晶闸管整流电路课程设计

电力电子之阳早格格创做课程设计单相半控桥式晶闸管整流电路安排(戴绝流二极管、反电势电阻背载)院别:板滞与电子工程教院博业年级:电气工程自动化姓名:教号:指挥教授:起止日期:一、安排题目单相半控桥式晶闸管整流电路安排(戴绝流二极管、反电势、电阻背载)二、安排手段通过电力电子变流技能的课程安排达到以下几个手段:1、培植教死文件检索的本收,特天是怎么样利用Internet检索需要的文件资料.2培植教死概括分解问题、创造问题妥协决问题的本收.3、培植教死使用知识的本收战工程安排的本收.4、培植教死使用仿真工具的本收战要收.5、普及教死课程安排报告撰写火仄.三、安排数据:1、电源电压:接流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范畴30º~150º4、反电势:E=70V四、安排真量:单相半控桥式晶闸管整流电路的安排(戴绝流二极管)(反电势、电阻背载)五、安排央供(1)绘出电路本理图(2)完毕参数估计六、课程安排报告央供课程安排用纸战要收统一,央供图表典型,笔墨畅通,逻辑性强.安排报告很多于20页.1、安排的基础央供(给出所要安排的拆置的主要技能数据战安排拆置要达到的央供(包罗本能指标),最佳剑术所安排拆置的主要用途)2、总体规划的决定(包罗调造办法,pwm统造要收,主电路形式决定等)3、简直电路安排(主电路设统造电路安排以及参数估计等)4、附录(电路图,仿真停止图等)5、参照文件前止电力电子教,又称功率电子教(Power Electronics).它主要钻研百般电力电子器件,以及由那些电力电子器件所形成的各式百般的电路大概拆置,以完毕对付电能的变更战统造.它既是电子教正在强电(下电压、大电流)大概电工范畴的一个分收,又是电工教正在强电(矮电压、小电流)大概电子范畴的一个分收,大概者道是强强电相分离的新科教.电力电子教是下出“电子”、“电力”战“统造”三个范畴的一个新兴工程技能教科.随着科教技能的日益死少,人们对付电路的央供也越去越下,由于正在死产本量中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简朴、统造便当、本能宁静,利用它不妨便当天得到大中、小百般容量的直流电能,是暂时赢得直流电能的主要要收,得到了广大应用.正在电能的死产战传输上,暂时是以接流电为主.电力网供给用户的是接流电,而正在许多场合,比圆电解、蓄电池的充电、直流电效果等,需要用直流电.要得到直流电,除了直流收电机中,最一致应用的是利用百般半导体元件爆收直流电.那个要收中,整流是最前提的一步.整流,即利东西备单背导电个性的器件,把目标战大小接变的电流变更为直流电.整流的前提是整流电路.由于电力电子技能是将电子技能战统造技能引进保守的电力技能范畴,利用半导体电力启闭器件组成百般电力变更电路真止电能战变更战统造,而形成的一门完备的教科.故其教习要收与电子技能战统造技能有很多相似之处,果此要教佳那门课便必须搞佳课程安排,果而咱们举止了此次课程安排.咱们知讲,单相整流器的电路形式是百般百般的,整流的结构也是比较多的.单相桥式半控整流电路,对付每个导电回路举止统造,相对付于齐控桥而止少了一个统造器件,用二极管代替,有好处落矮耗费!故咱们将单结晶体管触收的单相晶闸管半控整流电路那一课题动做那一课程的课程安排的课题.第一章单相半控桥式整流电路供电规划的采用1.1 简直供电规划电源电压:接流100V/50Hz第二章单相半控桥式(反电动势、电阻背载)整流电路主电路安排波形图:电源电压:接流100V/50Hz,输出功率:500KW,移相范畴30º~150º,反电势:E=70V.设R=5Ω2.3变压器一、二次侧电流的估计P=Ud²/R Ud=50v.P=Id²R, Id=10AU1/U2=220/100=11/5, N1/N2=11/5I2=5id /6=25/3A第三章电路元件的采用由于单相桥式半控反电动势、电阻背载电路主要器件是晶闸管,所以采用元件时主要思量晶闸管的参数及其采用准则.晶闸管是大功率的半导体器件,从总体结构上瞅,可区别为管芯及集热器二大部分,分别如图1-6及图1-7所示.a)螺栓型b)仄板型c)标记图晶闸管管芯及电路标记表示管芯是晶闸管的本量部分,由半导体资料形成,具备三个与中电路不妨对接的电极:阳极A,阳极K战门极(大概称统造极)G,其电路图中标记表示如图1-6c)所示.集热器则是为了将管芯正在处事时由耗费爆收的热量戴走而树立的热却器.依照晶闸管管芯与集热器间的拆置办法,晶闸管可分为螺栓型与仄板型二种.螺栓型(图1-6a))依赖螺栓将管芯与集热器稀切对接正在所有,并靠相互交战的一个里传播热量.\a)自热b)风热c)火热图晶闸管的集热器晶闸管管芯的里里结构如图1-3所示,是一个四层(P1—N1—P2—N2)三端(A、K、G)的功率半导体器件.它是正在N型的硅基片(N1)的二边扩集P型半导体纯量层(P1、P2),产死了二个PN结J1、J2.再正在P2层内扩集N型半导体纯量层N2又产死另一个PN结J3.而后正在相映位子搁置钼片做电极,引出阳极A,阳极K及门极G,产死了一个四层三端的大功率电子元件.那个四层半导体器件由于三个PN结的存留,决断了它的可控导通个性.通过表里分解战真验考证标明:1)惟有当晶闸管共时启受正背阳极电压战正背门极电压时晶闸管才搞导通,二者出有成缺一.2)晶闸管一往导通后门极将得去统造效率,门极电压对付管子随后的导通大概闭断均出有起效率,故使晶闸管导通的门极电压出有必是一个持绝的直流电压,只消是一个具备一定宽度的正背脉冲电压即可,脉冲的宽度与晶闸管的启通个性及背载本量有闭.那个脉冲常称之为触收脉冲.3)要使已导通的晶闸管闭断,必须使阳极电流落矮到某一数值之下(约几十毫安).那不妨通过删大背载电阻,落矮阳极电压至靠近于整大概施加反背阳极电压去真止.那个能脆持晶闸管导通的最小电流称为保护电流,是晶闸管的一个要害参数.晶闸管为什么会有以上导通战闭断的个性,那与晶闸管里里爆收的物理历程有闭.晶闸管是一个具备P1—N1—P2—N2四层半导体的器件,里里产死有三个PN结J1、J2、J3,晶闸管启受正背阳极电压时,其中J1、J3启受反背阻断电压,J2启受正背阻断电压.那三个PN结的功能不妨瞅做是一个PNP型三极管VT1(P1—N1—P2)战一个NPN型三极管VT2(N1—P2—N2)形成的复合效率,如图1-9所示.图晶闸管的等效复合三极管效力不妨瞅出,二个晶体管对接的个性是一个晶体管的集电极电流便是另一个晶体管的基极电流,当有脚够的门极电流Ig 流进时,二个相互复合的晶体管电路便会产死热烈的正反馈,引导二个晶体管鼓战导通,也即晶闸管的导通.如果晶闸管启受的是反背阳极电压,由于等效晶体管VT1、VT2均处于反压状态,无论有无门极电流Ig,晶闸管皆出有克出有及导通.1.固态个性固态个性又称伏安个性,指的是器件端电压与电流的闭系.那里介绍阳极伏安个性战门极伏安个性.(1)阳极伏安个性晶闸管的阳极伏安个性表示晶闸管阳极与阳极之间的电压Uak与阳极电流ia之间的闭系直线,如图1-10所示.①正背阻断下阻区;②背阻区;③正背导通矮阻区;④反背阻断下阻区阳极伏安个性不妨区别为二个天区:第Ⅰ象限为正背个性区,第Ⅲ象限为反背个性区.第Ⅰ象限的正背个性又可分为正背阻断状态及正背导通状态.(2)门极伏安个性晶闸管的门极与阳极间存留着一个PN结J3,门极伏安个性便是指那个PN结上正背门极电压Ug与门极电流Ig间的闭系.由于那个结的伏安个性很分别,无法找到一条典型的代表直线,只可用一条极限下阻门极个性战一条极限矮阻门极个性之间的一片天区去代表所有元件的门极伏安个性,如图1-11阳影天区所示.2.动背个性晶闸管常应用于矮频的相控电力电子电路时,偶尔也正在下频电力电子电路中得到应用,如顺变器等.正在下频电路应用时,需要庄重天思量晶闸管的启闭个性,即启通个性战闭断个性.(1)启通个性晶闸管由停止转为导通的历程为启通历程.图1-12给出了晶闸管的启闭个性.正在晶闸管处正在正背阻断的条件下突加门极触收电流,由于晶闸管里里正反馈历程及中电路电感的效率,阳极电流的删少需要一定的时间.从突加门极电流时刻到阳极电流降下到宁静值IT的10%所需的时间称为延缓时间td,而阳极电流从10%IT降下到90%IT所需的时间称为降下时间tr,延缓时间与降下时间之战为晶闸管的启通时间 tgt=td+tr,一般晶闸管的延缓时间为0.5~1.5μs,降下时间为0.5~3μs.延缓时间随门极电流的删大而缩小,延缓时间战降下时间随阳极电压降下而下落.(2)闭断个性常常采与中加反压的要收将已导通的晶闸管闭断.反压可利用电源、背载战辅帮换流电路去提供.要闭断已导通的晶闸管,常常给晶闸管加反背阳极电压.晶闸管的闭断,便是要使各层区内载流子消得,使元件对付正背阳极电压回复阻断本收.突加反背阳极电压后,由于中电路电感的存留,晶闸管阳极电流的下落会有一个历程,当阳极电流过整,也会出现反背回复电流,反背电流达最大值IRM后,再往反目标赶快衰减靠近于整,此时晶闸管回复对付反背电压的阻断本收.3.14整流元件中电压、电流最大值的估计UTA=(2~3)2U2=22×2×100=400VI=(1.5~2)k Id=2×0.75×10=15A晶闸管的型号为:Kp15-4第四章呵护元件的采用采与赶快熔断器是电力电子拆置中最灵验、应用最广的一种过电流呵护步伐.正在采用快熔时应试虑:1)电压等第应根据熔断后快熔本量启受的电压去决定.2)电流容量应按其正在主电路中的接进办法战主电路联结形式决定.快熔普遍与电力半导体器件串联对接,正在小容量拆置中也可串接于阀侧接流母线大概直流母线中.3)快熔的t I2值应小于被呵护器件的允许t I2值、4)为包管熔体正在仄常过载情况下出有熔化,应试虑其时间电流个性.果为晶闸管的额定电流为10A,赶快熔断器的熔断电流大于1.5倍的晶闸管额定电流,所以赶快熔断器的熔断电流为15A.当电力电子变流拆置里里某些器件被打脱大概短路;启动、触收电路大概统造电路爆收障碍;中部出现背载过载;直流侧短路;可顺传动系统爆收顺变波折;以及接流电源电压过下大概过矮;均能引起拆置大概其余元件的电流超出仄常处事电流,即出现过电流.果此,必须对付电力电子拆置举止适合的过电流呵护.设备正在运止历程中,会受到由接流供电电网加进的收配过电压战雷打过电压的侵蚀.共时,设备自己运止中以及非仄常运止中也有过电压出现.果此,必须对付电力电子拆置举止适合的过电压呵护.图4.3 过流呵护本理图第五章单相半控桥式晶闸管整流电路的相控触收电路单结晶体管触收电路晶闸管触收主要有移相触收、过整触收战脉冲列调造触收等.触收电路对付其爆收的触收脉冲央供:①触收旗号可为直流、接流大概脉冲电压.②触收旗号应有脚够的功率(触收电压战触收电流).③触收脉冲应有一定的宽度,脉冲的前沿尽大概陡,以使元件正在触收导通后,阳极电流能赶快降下超出掣住电流而保护导通.④触收脉冲必须与晶闸管的阳极电压共步,脉冲移相范畴必须谦脚电路央供.单结晶体管触收电路由单结晶体管形成的触收电路具备简朴、稳当、抗搞扰本收强、温度补偿本能佳,脉冲前沿徒等便宜,正在容量小的晶闸管拆置中得到了广大应用.他由自激震荡、共步电源、移相、脉冲产死等部分组成,电路图如图所示.第六章单相半控桥式晶闸管整流电路安排总安排停止系统本理圆框图如图所示:该电路主要由主电路战触收电路形成,输进的旗号市电220v 经变压器变压后形成100v,由触收电路去统造导通角.包管电路出现过载大概短路障碍时,出有至于伤害到晶闸管战背载.正在电路中还加了防雷打的呵护电路.而后将经变压战呵护后的旗号输进整流电路中.整流电路中的晶闸管正在触收旗号的效率下动做,以收挥整流电路的整流效率.加绝流二极管是为了预防整流逝控.正在电路中,过电呵护部分咱们分别采用的赶快熔断器搞过流呵护,而过压呵护则采与RC电路.那部分的采用主要思量到电路的简朴性,所以才那样的呵护电路部分.整流部分电路则是根据题手段央供,采用的咱们教过的单相半控桥式整流电路.归纳:通过单相半控桥式整流电路的安排,使尔加深了对付整流电路的明白,让尔对付电力电子该课程爆收了浓烈的兴趣.对付于一个电路的安排,最先该当对付它的表里知识很相识,那样才搞安排出本能佳的电路.整流电路中,启闭器件的采用战触收电路的采用是最闭键的,启闭器件战触收电路采用的佳,对付整流电路的本能指标效率很大.正在那次课程安排历程中,遇到的易题便是对付晶闸管的相闭参数的估计,果为正在教习中出能很佳的系统的归纳晶闸管相闭知识.正在所有课程安排中贯脱的估计历程出能很佳的掌控.正在以后的教习中要宽肃归纳体味,对付电力电子课程举止补充.为以去深进的教习电气工程及其自动化博业搞铺垫.通过那次课程安排尔对付于文档的编排要收、本理图波有了一定的相识,那对付于以去的结业安排及处事需要皆有很大的帮闲,正在完毕课程安排的共时尔也正在复习一遍电力电子那门课程,把往日一些出弄懂的问题基础掌握了.参照文件浣喜明、姚为正.电力电子技能. 北京:下等培养出版社,2004黄俊.半导体变流技能.第二版.北京:板滞工业出版社,1980莫正康.半导体变流技能.北京:板滞工业出版社,1999叶斌.电力电子应用技能及拆置.北京:华夏铁讲出版社,1999王维仄.新颖电力电子技能及其应用.北京.:东北大教出版社,2000王兆安,黄俊.电力电子技能.第四版.北京:板滞工业出版社,2000。
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计

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 (2)2.1 系统总体框图 (2)2.2 主电路结构及其工作原理 (2)2.3 参数计算 (3)2.4 驱动电路方案 (3)2.5 驱动电路设计 (4)第3章仿真设计 (7)3.1 Matlab软件介绍 (7)3.2 仿真模型设计 (7)3.3 仿真参数设计 (8)3.3.1 脉冲发生器的设置 (8)3.3.2 电源参数设置 (9)3.3.3 晶闸管参数设置 (9)3.3.4 显示器参数设置 (10)3.3.5 二极管参数设置 (10)3.3.6 负载参数设置 (11)3.3.7仿真系统参数设置 (11)3.4 仿真波形 (12)3.5 仿真波形分析 (12)参考文献 (13)致谢 (14)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。
单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载)

电气工程学院电力电子课程设计设计题目:单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载)学号:姓名:同组人:指导教师:设计时间:设计地点:电力电子课程设计成绩评定表指导教师签字:年月日电力电子课程设计任务书学生姓名:指导教师:一、课程设计题目:单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载)二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件,独立进行方案论证和电路设计,要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整;2. 查阅有关参考资料和手册,并能正确选择有关元器件和参数,对设计方案进行仿真;3. 完成预习报告,报告中要有设计方案,设计电路图,还要有仿真结果;4. 进实验室进行电路调试,边调试边修正方案;5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。
三、进度安排2.执行要求课程设计共5个选题,每组不得超过2人,要求学生在教师的指导下,独力完成所设计的详细电路(包括计算和器件选型)。
严禁抄袭,严禁两篇设计报告雷同。
摘要本次课程设计的题目为:单相半控桥式晶闸管整流电路,其中负载为纯电阻负载。
电路设计的主要参数及要求:1、电源电压:交流100V/50Hz;2、输出功率:500W;3、移相范围:0º-180º。
对于单相半控桥式晶闸管整流电路(电阻负载),其电路设计的主要功能为:单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通,而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。
单相桥式半控整流电路在纯电阻负载电流连续时,当相控角α<180°时,可实现将交流电功率变为直流电功率的相控整流,同时,调节触发电路,可改变触发角进行调压;在α>180°时,由于二极管的单相导电性,电路无法实现逆变,输出电压为零。
关键词:单相半控桥式晶闸管整流电路、纯电阻负载、相控角调节AbstractABSTRACT:Curriculum design topics: single-phase half-controlled bridge thyristor rectifier circuit, where the load is purely resistive load. The main parameters and requirements of the circuit design: 1, the power supply voltage: AC 100V/50Hz, output power: 500W; 2; 3, the phase shift range: 0 º ~180 º.For the single phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit (resistive load), the main function of the circuit design:Characteristics of single phase bridge half controlled rectifier circuit is triggered thyristor turn-on, and rectifier diode is higher than that of cathode voltage in the anode voltage natural conduction.Single phase bridge half controlled rectifier circuit load current is continuous in the pure resistance, while the mouldings α <180 °, can realize the phase control rectifier, AC power into DC power at the same time, adjusting trigger circuit, which can change the trigger angle regulator; when α >180 °, because the phase conductivity diode, the circuit can not be achieved inverter, output voltage to zero. KEYWORDS:S ingle phase half controlled bridge thyristor rectifier circuit, pure resistive load, adjust phase mouldings目录第一章系统方案设计 (1)一、主电路方案设计 (1)1.1主电路方案论证 (1)1.2主电路结构及其工作原理 (2)1.3参数计算 (3)1.4主电路器件选用 (3)二、控制电路方案设计 (4)2.1 触发控制电路方案 (4)2.1.1 方案一 (4)2.1.2 方案二 (5)第二章仿真 (8)一、主电路仿真 (8)1.1 仿真设置 (8)1.2 仿真结果 (10)二、控制电路仿真 (11)2.1 方案一仿真 (11)2.2 方案二仿真 (13)2.2.1 各部分电路分析与仿真 (14)2.2.2输出控制信号仿真 (17)第三章电路调试 (19)一、实物制作 (19)二、实际控制信号测量 (20)2.1 电路各组成部分输出波形 (20)2.2 控制信号输出波形 (21)第四章结论 (24)第五章心得体会与建议 (25)参考文献 (26)附录1:元器件清单 (27)第一章系统方案设计一、主电路方案设计1.1 主电路方案论证方案一:单相半控桥式整流电路(含续流二极管)单相桥式半控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少等优点,而且不会导致失控显现,续流期间导电回路中只有一个管压降,少了一个管压降,有利于降低损耗,如图1-1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
学号:课程设计题目单相半控桥式晶闸管整流电路设计(带续流二极管)(阻感负载)学院自动化专业自动化班级100...班姓名指引教师许湘莲年12 月29 日一课程设计性质和目性质:是电气信息专业必修实践性环节。
目:1、培养学生综合运用知识解决问题能力与实际动手能力;2、加深理解《电力电子技术》课程基本理论;3、初步掌握电力电子电路设计办法。
二课程设计内容:单相半控桥式晶闸管整流电路设计(带续流二极管)(阻感负载)设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范畴0º~180º三课程设计基本规定1、两人一种题目,按学号组合;2、依照课程设计题目,收集有关资料、设计主电路、控制电路;3、用MATLAB/Simulink对设计电路进行仿真;4、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图,阐明主电路工作原理、选取元器件参数,阐明控制电路工作原理、绘出主电路典型波形,绘出触发信号(驱动信号)波形,阐明仿真过程中遇到问题和解决问题办法,附参照资料;5、通过答辩。
电力电子技术课程设计是在教学及实验基本上,对课程所学理论知识深化和提高。
本次课程设计要完毕单相桥式半控整流电路设计,对电阻负载供电,并使输出电压在0到180伏之间持续可调,由于是半控电路,因而会用到晶闸管与电力二极管。
此外,还要用MATLAB 对设计电路进行建模并仿真,得到电压与电流波形,对成果进行分析。
核心词:半控整流晶闸管1 设计基本规定 (1)1.1设计重要参数及规定:........................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2 设计重要功能 (1)2总体系统 (2)2.1主电路构造及其工作原理 (2)2.2 参数计算 (2)3硬件电路 (4)3.1 系统总体原理框图 (4)3.2 驱动电路 (5)3.2.1 驱动电路方案 (5)3.2.2 驱动电路设计 (5)3.3 保护电路 (8)3.3.1 变压器二次侧熔断器 (8)3.3.2 晶闸管保护电流 (9)3.4 触发电路 (10)4 元器件选取 (11)4.1 晶闸管 (11)4.1.1 晶闸管构造与工作原理 (11)4.1.2 晶闸管选取 (13)4.2 电力二极管 (13)5 MATLAB建模与仿真 (14)6 心得体会 (18)参照文献 (19)1 设计基本规定1.1设计重要参数及规定:设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz2、输出功率:500W3、移相范畴0º~180º1.2 设计重要功能单相桥式半控整流电路工作特点是晶闸管触发导通,而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。
单相桥式整流电路在感性负载电流持续时,当相控角α<90°时,可实现将交流电功率变为直流电功率相控整流;在α>90°时,可实现将直流电返送至交流电网有源逆变。
在有源逆变状态工作时,相控角不应过大,以保证不发生换相(换流)失败事故。
不含续流二极管电路具备自续流能力,但一旦浮现异常,会导致:一只晶闸管与两只二极管之间轮流导电,其输出电压失去控制,这种状况称之为“失控”。
失控时输出电压相称于单相半波不可控整流时电压波形。
在失控状况下工作晶闸管由于持续导通很容易因过载而损坏。
由于半导体自身具备续流作用,半控电路只能将交流电能转变为直流电能,而直流电能不能返回到交流电能中去,即能量只能单方向传递。
含续流二极管电路具备电路简朴、调节以便、使用元件少等长处,并且不会导致失控显现,续流期间导电回路中只有一种管压降,少了一种管压降,有助于减少损耗。
2总体系统2.1主电路构造及其工作原理单相桥式半控整流电路虽然具备电路简朴、调节以便、使用元件少等长处,但却有整流电压脉动大、输出整流电流小缺陷。
其使用电路图如下图2.1所示。
图2.1 主体电路构造原理图在交流输入电压u2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导通电流通路为u2+→Th1→R →D1→u2-。
这时Th2和D1都因承受反向电压而截至。
同样,在电压u2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,电流通路为:u2-→Th2→R →D2→u2+。
这时Th1和D1处在截至状态。
显然,与单相半波整流相比较,桥式整流电路输出电压平均值要大一倍。
2.2 参数计算输出电压平均值: 1221cos 1cos 2sin ()0.922d U U U td t U παααωωππ++===⎰ (2-1) α=0时,U d =U d0=0.9U ;α=1800时,U d =0。
可见,α角移相范畴为1800。
向负载输出直流电流平均值为1cos 1cos 0.922d d U U I R R R ααπ++=== (2-2) 输出电压平均值: U d =0.9U 22cos 1α+ (2-3)输出电流平均值: d I = U d /R (2-4) 流过晶闸管电流有效值: I VT = d I /2 (2-5)波形系数: K f = I VT /d I =2/2 (2-6)交流侧相电流有效值: I 2=παπ-·I d (2-7) 续流管电流有效值: I VD =πα·I d (2-8)I == (2-9)012I Imsin Im d td t πωωππ==⎰ (2-10)Im/2Im/f K π== (2-11) 1.57T f dI K I = (2-12) 2.51.57f d T K I I A ∴== (2-13)令0=∂0时,U 2=220V,P 出=50V ×10A=500W 。
U d =0.9U 2(1+∂cos )/2=198VI d =P 出/U d =10.8A ,K f =I VT / I d =2/2=0.707,晶闸管额定电流为:I T = K f I d /1.57=2.5A,取2倍电流安全储备,并考虑晶闸管元件额定电流系列取5A 。
晶闸管元件额定电压2U 2=2100=141.4V ,取2~3倍电压安全储备,并考虑晶闸管额定电压系列取300V 。
令π=∂时,I VT =π∂ I d =I d =10.8A 时,此时流过续流二极管电流最大为10.8A ,取2倍电流安全储备,并考虑晶闸管元件额定电流系列取20A 。
续流二极管两端最大电压为U d =220V ,取2~3倍电压安全储备,并考虑晶闸管额定电压系列去220V 。
因此选取续流二极管额定电压为220V,额定电流为20A 晶闸管和二极管,电感取无穷大,L=150H ,R=20Ω。
3硬件电路3.1 系统总体原理框图单相半控桥式整流电路设计,咱们一方面对电路原理进行分析,通过度析,结合详细性能指标求出相应参数,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,通过不断仿真、调试、不断修改参数,懂得符合对的参数规定。
其系统原理框图如下图3.1图 3.1 系统原理框图其相应波形原理图如图3.2所示图 3.2 波形原理图3.2 驱动电路3.2.1 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;产生驱动信号精准度高,更便于系统精准度:简朴、省事,易于实现。
但是,专用集成芯片价格比较昂贵且不易购买;对于锻炼个人能力用专用芯片业很难达到效果。
方案二:采用LM339、ICL8083等构成驱动电路虽然效果不是较好,但是它完全是硬件驱动,能更好锻炼人知识运用和能力开发。
两个方案相比较而言我选取方案二。
3.2.2 驱动电路设计晶闸管门极触发信号由触发电路提供,由于晶闸管电路种类诸多,如整流、逆变、交流调压、变频等;所带负载性质也不相似,如电阻性负载、电阻—电感性负载、反电势负载等。
尽管不同状况对触发电路规定也不同,但是其基本规定却是相似,详细如下(a)触发信号应有足够功率这些指标在产品样本中均已标明,由于晶闸管元件门极参数分散性大,且触发电压、电流手温度影响会发生变化。
例如元件温度为1000C时触发电流、电压值比在室温时低2—3倍;元件温度为-400C时触发电流、电压值比在室温时高2—3倍;为了使元件在各种工作条件下都能可靠触发,可参照元件出厂实验数据或产品目录,设计触发电路输出电压、电流值,并留有一定裕量。
普通可取两倍左右触发电流裕量,而触发电压按触发电流大小来决定,但是应注意不要超过晶闸管门极容许峰值功率和平均功率极限值。
(b)触发脉冲信号应有一定宽度普通晶闸管导通时间普通为6us,故触发脉冲宽度至少应有6us以上,对于电感性负载,由于电感会抑制电流上升,触发脉冲宽度应当更大些,普通为0.5ms—1ms,否则在脉冲终结时主电路电流尚未上升到晶闸管擎住电流时,此时将使晶闸管无法导通而重新恢复关断状态。
单结晶体管原理单结晶体管(简称UJT)又称基极二极管,它是一种只有PN结和两个电阻接触电极半导体器件,它基片为条状高阻N型硅片,两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。
在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一种P区作为发射极e。
其符号和等效电如下图3.3所示。
图 3.3 单结晶体管符号和等效电路图结晶体管特性从图(a)可以看出,两基极b1和b2之间电阻称为基极电阻。
Rb b=rb1+rb2式中:Rb1——第一基极与发射结之间电阻,其数值随发射极电流i e而变化,rb2为第二基极与发射结之间电阻,其数值与i e无关;发射结是PN结,与二极管等效。
若在两面三刀基极b2,b1间加上正电压Vb b,则A点电压为:V A=[rb1/(rb1+rb2)]vb b=(rb1/rb b)vb b=ηVb b式中:η——称为分压比,其值普通在0.3—0.85之间,如果发射极电压V E由零逐渐增长,就可测得单结晶体管伏安特性,见图3.4图 3.4 单结晶体管伏安特性(1)当V e〈ηVbb时,发射结处在反向偏置,管子截止,发射极只有很小漏电流I ceo。
(2)当V e≥ηVbb+VD VD为二极管正向压降(约为0.7V),PN结正向导通,I e明显增长,rb1阻值迅速减小,V e相应下降,这种电压随电流增长反而下降特性,称为负阻特性。
管子由截止区进入负阻区临界P称为峰点,与其相应发射极电压和电流,分别称为峰点电压I p和峰点电流I p。
I p是正向漏电流,它是使单结晶体管导通所需最小电流,显然V p=ηVbb。