单相桥式全控整流电路课程设计.doc

目录

1 引言 (1)

2 主要任务 (1)

2.1工作原理 (1)

2.1.1单相桥式全控整流电路带在阻感负载时的电路及其波形 (1)

2.1.2单相桥式全控整流电路带在阻感负载时的工作原理 (2)

2.2整流电路的参数计算 (2)

2.3触发电路的设计 (4)

3 电路仿真 (4)

3.1MATLAB软件介绍 (4)

3.2仿真图 (5)

4.仿真结果及分析 (7)

4.1仿真结果 (7)

4.2仿真结果分析 (7)

5 总结 (7)

参考文献 (8)

致谢 (9)

1 引言

整流电路（Rectifier）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。

整流电路的分类

（1）按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。

（2）按电路结构可分为桥式电路和零式电路。

（3）按交流输入相数分为单相电路和多相电路。

（4）按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。

交流-直流变流器又称整流器、AC-DC变流器，其作用是将交流电转变为直流电，一般也称整流，并且在整流的同时还对直流电压电流进行调节，以符合用电设备的要求。整流电路的仿真可以用powersys模型库中的二极管和晶闸管等模块来构建，对三相整流电路模型库中有6-pulsediode bridge、 6-pulse thyristorbridge、 universalbridge 等模块可以调用，使用这些模块可以使仿真更方便。复杂的大功率多相整流器可以在三相桥的基础上构建。

2.主要任务

2.1工作原理

2.1.1单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路（如图1）及其波形（如图2）

图1 单相桥式全控整流电路带阻感负载时电路图

图2 单相桥式全控整流电路阻感负载时的波形图

2.1.2单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路工作原理

在电源电压u 2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在ωt=α时触发，

VT1、VT4导通，电流经VT1、负载、VT4和T 二次侧形成回路，但由于大电感的存在，u 2过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT4继续导通，直到VT2、

VT3被触发导通时，VT1、VT4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u2负半周期间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，在ωt=π+α时触发，VT2、VT3导通，VT1、VT4承受反相电压截止，负载电流从VT1、VT4中换流至VT2、VT3中，在ωt=2π时，电压u 2过零，VT2、VT3因电感中的感应

电动势一直导通，直到下一个周期VT1、VT4导通时，VT2、VT3因加反向电压才截止。

值得注意的是，只有当α≤π/2时，负载电流i d 才连续，当α＞π/2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0~π/2.

2.2整流电路的参数计算

设计条件：

电源电压：交流HZ V 50100

输出功率：W 500

u i i

触发角︒=30α

阻感负载

（1）整流电路一次侧电压 V U 2201=

整流电路二次侧电压 V U 1002=

（2）整流输出电压平均值

V U U d 94.7730cos 1009.0cos 9.02=︒⨯⨯==α （2-2-1）

（3）选用的电阻阻值为 Ω===15.1250094.772

2

P U R d

（2-2-2） （4）变压器上二次侧电流有效值 A A R U I I d

d 36.625.1294

.772====

（2-2-3） （5）晶闸管上电流有效值 A ====5.421

22d d d T

VT I I I I ππ

πθ

（2-2-4） 晶闸管上电流平均值 A I I d dVT 18.321

==

（2-2-5） 晶闸管上最大正反向电压22U

晶闸管额定电压 V U U N )26.424~84.282(2)3~2(2=⨯=

（2-2-6） 晶闸管额定电流

A I I dVT N )36.6~77.4()2~5.1(=⨯=

（2-2-7）

（6）变压器的选取

变压器额定容量 VA I U S 63622== (2-2-8) 变压器额定电压

1002202121==U U U U N N (2-2-9) 变压器应选变比为 2.2V 100V

2202

1===U U K (2-2-10)

（7）触发脉冲时间 s T 0017.036030501

1=︒︒

⨯= (2-2-11)

s T 0117.0360305012=︒

+︒⨯=π (2-2-12) 2.3触发电路的设计

晶闸管触发主要有移相触发、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要求：

（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。

（2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

由晶闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性很大，所以规定晶闸管元件的门及极阻值在某高阻和低阻之间，才可能算是合格的产品。晶闸管期间出厂时，所标注的门极触发电流gt I 、门极触发电压U 是指该型号的所有合格器件都能按触发导电的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处以触发脉冲应一定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡，由于晶闸管的触发是有一个过程，也就是晶闸管的导通需要一定的时间，只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的擎住电流以上时，晶闸管才能导通，所以触发应有足够的宽度才能保证被触发的晶闸管可靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，一般为HZ 50，18度电度角，为了可靠的，快速的触发大功率晶闸管，常常在触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲。

3.电路的仿真

3.1MATLAB 软件介绍

MATLAB 是一种科学计算软件。MATLAB 是Matrix Laboratory （矩阵实验室）的缩写，这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。由于它使用方便，输入便捷，运算高效，适应工作人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因此特别受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也在国内外高校教学和科学研究的常用软件。

MATLAB 由美国Mathworks 公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了6.0版，现在MATLAB6.1、6.5、7.0版都已相继面世。1993年出现了SIMULINK ，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK 挂接在MATLAB 环境上，以MATLAB 的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK 提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了