遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 論文 課程設(shè)計(jì) 論文 題目 題目 110V 200A單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路 院 系 院 系 專業(yè)班級(jí) 專業(yè)班級(jí) 學(xué)學(xué) 號(hào) 號(hào) 學(xué)生姓名 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 簽字 起止時(shí)間 起止時(shí)間 課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 院 系 電氣學(xué)院 教研室 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 設(shè)計(jì)題目110V 200A單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路 課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù) 課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能 要求 技術(shù)參數(shù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能 要求 技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)性能和調(diào)速性能 在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用 本次設(shè)計(jì)的目的是為 1 臺(tái)額定電壓 110V 功率為 5kW 的直流電動(dòng)機(jī)提供直流 可調(diào)電源 以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 1 對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證 2 完成整流主電路設(shè)計(jì) 3 通過(guò)計(jì) 算選擇整流器件的具體型號(hào) 4 若采用整流變壓器 確定變壓器變比及容量 5 確定平波電抗器的參數(shù) 6 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)或選擇 7 繪制相關(guān)電路圖 8 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬驗(yàn)證或 MATLAB 仿真 9 完成 4000 字左右的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 要求要求 1 1 文字在 4000 字左右 2 2 文中的理論分析與計(jì)算要正確 3 3 文中的圖表工整 規(guī)范 4 元器件的選擇符合要求 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1 交流電源 單相220V 2 整流輸出電壓Ud在0 110V連續(xù)可調(diào) 3 整 流輸出電流最大值50A 4 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載 5 根據(jù)實(shí)際工作情況 最小控 制角取20 300左右 進(jìn)度計(jì)劃 第 1 天 集中學(xué)習(xí) 第 2 天 收集資料 第 3 天 方案論證 第 4 天 主 電路設(shè)計(jì) 第 5 天 選擇器件 第 6 天 確定變壓器變比及容量 第 7 天 確 定平波電抗器 第 8 天 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 第 9 天 總結(jié)并撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 第 10 天 答辯 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí) 論文質(zhì)量 答辯 總成績(jī) 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 2 注 成績(jī) 平時(shí)20 論文質(zhì)量60 答辯20 以百分制計(jì)算 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 3 摘 要 單相橋式半控整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)較早的一種整流電路 它的作 用是將交流電變成直流電供給直流用電設(shè)備 整流電路的應(yīng)用十分廣泛 例如直 流電動(dòng)機(jī) 電鍍 電解電源 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁 通信系統(tǒng)等 本次的課程設(shè)計(jì)是要完成單相橋式半控整流電路的設(shè)計(jì) 以及他的工作原理 電路的元件的選擇和定量計(jì)算 單相橋式半控整流電路的負(fù)載性質(zhì)對(duì)整流的影響 以及主電路的設(shè)計(jì) 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì) 還有保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的是為 1 臺(tái) 額定電壓 110V 功率為 5kW 的直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源 以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng) 機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速 因?yàn)槭窃O(shè)計(jì)橋式半控整流電路 因此在電路中會(huì)用到晶閘管和二 極管 此外 根據(jù)設(shè)計(jì)要求還要用 MATLAB 對(duì)所設(shè)計(jì)的單相橋式半控整流電路 進(jìn)行建模并仿真 得到電壓和電流的波形 在單相橋式半控整流電路中 每一個(gè)導(dǎo)通回路中有一個(gè)晶閘管和一個(gè)二極管 所以是半控的 該電路在實(shí)際應(yīng)用中需要加續(xù)流二極管 以避免發(fā)生的失控現(xiàn)象 關(guān)鍵詞 整流電路 橋式電路 晶閘管 半控 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 4 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 單相半控橋式整流電路技術(shù)概況 1 1 2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 第 2 章 單相半控橋式整流電路電路設(shè)計(jì) 3 2 1 單相半控橋式整流電路總體設(shè)計(jì)方案 3 2 2 具體電路設(shè)計(jì) 5 2 2 1 主電路設(shè)計(jì) 5 2 2 2 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 6 2 2 3 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 8 2 3 元器件型號(hào)選擇 10 2 4 MATLAB 仿真實(shí)驗(yàn) 13 第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 1 參考文獻(xiàn) 2 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 1 第 1 章 緒論 1 1 單相橋式半控整流電路技術(shù)概況 電力電子學(xué) 又稱功率電子學(xué) Power Electronics 它主要研究各種電力電 子器件 以及由這些電力電子器件所構(gòu)成的各式各樣的電路或設(shè)置 以完成對(duì)電 能的變換和控制 電力電子學(xué)是橫跨 電子 電力 控制 三個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)新 興工程技術(shù)學(xué)科 隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展 人們對(duì)電路的要求也越來(lái)越高 由于在生產(chǎn)實(shí)際 中需要大小可調(diào)的直流電源 而相控整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 控制方便 性能穩(wěn)定 利用它可以方便地得到大 中 小各種容量的直流電能 是目前獲得直流電能的 主要方法 得到了廣泛的應(yīng)用 但是晶閘管相控整流電路中隨著觸發(fā)角的增 大 電流中諧波分量相應(yīng)增大 因此功率因數(shù)很低 把逆變電路中得 PWM 控制 技術(shù)用于整流電路 就構(gòu)成了 PWM 整流電路 通過(guò)對(duì) PWM 整流電路的適當(dāng)控 制 可以使其輸入電流非常接近正弦波 且輸入電壓同相位 功率因數(shù)近似為 1 這種整流電路稱為高功率因數(shù)整流器 它具有廣泛的應(yīng)用前景 由于電力電子技術(shù)是將電子技術(shù)和控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的電力技術(shù)領(lǐng)域 利用 半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)器件組成各種電力變換電路實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制 而構(gòu)成的一 門(mén)完整的學(xué)科 故其學(xué)習(xí)方法與電子技術(shù)和控制技術(shù)有很多的相似之處 單相橋式整流電路是一種相對(duì)重要的整流電路 把交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能 的一種橋式整流電路 它可以應(yīng)用到很多的地方 在許多的元器件中都有用到 范圍廣泛 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 2 1 2 本文研究?jī)?nèi)容 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)單相半控橋式整流電路為 1 臺(tái)額定電壓 110V 功 率為 5kW 的直流電動(dòng)機(jī)提供直流電源 其中交流電源為單相 220V 整流輸出電 壓在 0 110V 連續(xù)可調(diào) 整流輸出電流最大值 50A 同時(shí)根據(jù)實(shí)際工作情況 d U 最小控制角取 20 300左右 因此本文需要研究的是設(shè)計(jì)一個(gè)主電路 控制電路 保護(hù)電路組成的總電路 以及要進(jìn)行 MATLAB 仿真實(shí)驗(yàn) 其中主電路是要設(shè)計(jì) 一個(gè)單相半控橋式整流電路 控制電路是要同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 而保 護(hù)電路需要過(guò)電壓保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)兩種 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 3 第 2 章 單相半控橋式整流電路設(shè)計(jì) 2 1 單相半控橋式整流電路總體設(shè)計(jì)方案 單相半控橋式整流電路總體設(shè)計(jì)框圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 總電路整體框圖 220V 交流輸入部分是主要是由市電輸入 為電路提供電源 橋式整流部分 是將 220V 電源經(jīng)過(guò)橋式整流將之前輸入的交流電整流變換成直流電輸出 脈沖 寬度調(diào)節(jié)即調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的寬度改變直流輸出電壓的大小 最后由輸出直流電源 部分為電動(dòng)機(jī)提供電源 總電路由主電路 觸發(fā)電路 保護(hù)電路三部分組成 其電路圖如圖 2 2 所示 200V 交流輸入橋式整流電路 脈沖寬度調(diào)節(jié) 輸出直流電源 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 4 圖 2 2 總電路圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 5 2 2 具體電路設(shè)計(jì) 2 2 1 主電路設(shè)計(jì) 在單相式全控橋式整流電路中 每一個(gè)導(dǎo)電回路中有兩個(gè)晶閘管 即用兩個(gè) 晶閘管同時(shí)導(dǎo)通以控制導(dǎo)電的回路 實(shí)際上為了對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制 只需 一個(gè)晶閘管就行 另一個(gè)晶閘管可用二極管代替 從而簡(jiǎn)化整個(gè)電路 如圖 2 3 所示 圖 2 3 單相橋式半控整流電路 圖 2 4 單相橋式半控整流電路波形圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 6 與全控橋時(shí)相似 假設(shè)負(fù)載中得電感很大 且電路已工作在穩(wěn)態(tài) 在正 2 u 半周 觸發(fā)角處給晶閘管加觸發(fā)脈沖 經(jīng)和向負(fù)載供電 過(guò) 1 VT 2 u 1 VT 4 VD 2 u 零變負(fù)時(shí) 因電感作用是電流連續(xù) 繼續(xù)導(dǎo)通 但因 a 點(diǎn)電位低于 b 點(diǎn)電位 1 VT 是得電流從轉(zhuǎn)移至 關(guān)斷 電流不再流經(jīng)變壓器的二次繞組 而是 4 VD 2 VD 4 VD 由和續(xù)流 此階段 忽略器件的通態(tài)壓降 則 0 不像全控橋時(shí)出現(xiàn) 1 VT 2 VD d U 為負(fù)的情況 d U 在的負(fù)半周觸發(fā)角時(shí)刻觸發(fā) 導(dǎo)通 則向加反壓使之關(guān)斷 2 u 3 VT 3 VT 1 VT 經(jīng)和向負(fù)載供電 過(guò)零變正時(shí) 導(dǎo)通 關(guān)斷 VT3 和續(xù) 2 u 3 VT 2 VD 2 u 4 VD 2 VD 4 VD 流 又為零 此后重復(fù)以上過(guò)程 d U 2 2 2 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 本課設(shè)采用的觸發(fā)電路為相位控制晶閘管的觸發(fā)電路 并以同步信號(hào)為鋸齒 波的觸發(fā)電路作為控制電路 如圖 2 5 所示 此電路可分為六個(gè)基本環(huán)節(jié) 脈沖 的形成與放大 鋸齒波的形成和脈沖移相 同步環(huán)節(jié) 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 強(qiáng)觸 發(fā)環(huán)節(jié) 封鎖環(huán)節(jié) 本課設(shè)主要以脈沖形成 脈沖移相 同步作介紹 圖 2 5 觸發(fā)電路 1 脈沖形成環(huán)節(jié) 脈沖形成環(huán)節(jié)由晶體管 組成 起脈沖放大作用 控制電壓 4 V 5 V 7 V 8 V 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 7 Uco 加在基極上 電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器 TP 二次側(cè)輸出 其一次繞組 4 V 接在集電極電路中 8 V 當(dāng) Uco 0 時(shí) 截止 電源通過(guò)供給一個(gè)足夠大的基極電流 使 4 V 1 E 11 R 5 V 飽和導(dǎo)通 所以的集電極電壓接近于 處于截止?fàn)顟B(tài) 無(wú)脈 5 V 5 V 5c U 1 E 7 V 8 V 沖輸出 另外 電源的 15V 經(jīng) 發(fā)射結(jié)到 15V 對(duì)電容充 1 E 9 R 5 V 1 E 3 C 電 充滿后電容兩端電壓接近 2 30V 1 E 當(dāng)控制電壓 Uco 0 7V 時(shí) 導(dǎo)通 A 點(diǎn)電位由 15V 迅速降低至 4 V 1 E 1 0V 左右 由于電容兩端電壓不能突變 所以基極電位迅速降至約 2 3 C 5 V 1 E 30V 由于發(fā)射結(jié)反偏置 立即截止 它的集電極電壓由 15V 迅速 5 V 5 V 1 E 上升到 3 1V 三個(gè) PN 結(jié)正向壓降之和 于是 導(dǎo)通 輸出 6 VD 7 V 8 V 7 V 8 V 觸發(fā)脈沖 同時(shí) 電容經(jīng)電源 放電和反向充電 使基 3 C 1 E 11 R 4 VD 4 V 5 V 極電位又逐漸上升 直到 15V 又重新導(dǎo)通 這時(shí)又立即降 5b U 1 E 5 V 5c U 到 使 截止 輸出脈沖終止 可見(jiàn) 脈沖前沿由導(dǎo)通時(shí)刻確定 1 E 7 V 8 V 4 V 或 截止持續(xù)時(shí)間即為脈沖寬度 所以脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù) 5 V 6 V 有關(guān) 11 R 3 C 2 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié) 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)中 鋸齒波電壓形成的方案較多 如采用自舉 式電路 恒流源電路等 如圖所示為恒流源電路方案 由和等元件組 1 V 2 V 3 V 2 C 成 其中 和為一恒流源電路 1 V s V 2 RP 3 R 3 同步環(huán)節(jié) 在鋸齒波同步的觸發(fā)電路中 觸發(fā)電路與主電路的同步是指要求鋸齒波的頻 率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定 從圖可知 鋸齒波是由開(kāi)關(guān)管來(lái) 2 V 控制的 由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波 截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的 2 V 2 V 寬度 開(kāi)關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率 要使觸發(fā)脈沖與主電路電源同步 使 2 V 的開(kāi)關(guān)頻率與主電路電源頻率同步就可達(dá)到 圖中的同步環(huán)節(jié) 是由同步變壓 2 V 器 TS 和作同步開(kāi)關(guān)用的晶體管組成的 同步變壓器和整流變壓器接在同一電 2 V 源上 用同步變壓器的二次電壓來(lái)控制的通斷作用 這就保證了觸發(fā)脈沖與主 2 V 電路的電源同步 同步變壓器二次電壓經(jīng)二極管間接加在的基極上 當(dāng)二次電壓波形 TS u 1 VD 2 V 在負(fù)半周的下降段時(shí) 導(dǎo)通 電容被迅速充電 因 O 點(diǎn)接地為零電位 R 1 VD 1 C 點(diǎn)為負(fù)電位 Q 點(diǎn)電位與 R 點(diǎn)相近 故在這一階段基極為反向偏置 截止 2 V 2 V 在負(fù)半周的上升段 電源通過(guò)給電容反向充電 為電容反向充電波形 1 E 1 R 1 C Q u 其上升速度比波形慢 故截止 當(dāng) Q 點(diǎn)電位達(dá) 1 4V 時(shí) 導(dǎo)通 Q 點(diǎn)電 TS u 1 VD 2 V 位被鉗位在 1 4V 直到 TS 二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來(lái)時(shí) 重新導(dǎo)通 1 VD 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 8 迅速放電后又被充電 截止 如此周而復(fù)始 在一個(gè)正弦波周期內(nèi) 包 1 C 2 V 2 V 括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài) 對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期 與主電路電源頻率和 相位完全同步 達(dá)到同步的目的 可以看出 Q 點(diǎn)電位從同步電壓負(fù)半周上升段 開(kāi)始時(shí)刻到達(dá) 1 4V 的時(shí)間越長(zhǎng) 截止時(shí)間就越長(zhǎng) 鋸齒波就越寬 可知鋸齒 2 V 波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)決定的 1 R 1 C 2 3 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 電力電子系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)可能會(huì)發(fā)生過(guò)流 過(guò)壓 造成開(kāi)關(guān)器件的永久 性損壞 過(guò)流 過(guò)壓保護(hù)包括器件保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù)兩個(gè)方便 檢測(cè)開(kāi)關(guān)器件的 電流 電壓 保護(hù)主電路中得開(kāi)關(guān)器件 防止過(guò)流 過(guò)壓損壞開(kāi)關(guān)器件 檢測(cè) 系統(tǒng)電源輸入 輸出及負(fù)載的電流 電壓 實(shí)時(shí)保護(hù)系統(tǒng) 防止系統(tǒng)崩潰而造 成事故 例如 R C 阻容吸收回路 限流電感 快速熔斷器 壓敏電阻等 再 一種則是采用電子保護(hù)電路 檢測(cè)設(shè)備的輸出電壓或輸入電流 當(dāng)輸出電壓或 輸入電流超過(guò)允許值時(shí) 借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋式電路短時(shí)間內(nèi)工作 于有源逆變工作狀態(tài) 從而抑制過(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值 2 3 1 過(guò)電流保護(hù) 當(dāng)電力電子變流裝置內(nèi)部某些器件被擊穿或短路 驅(qū)動(dòng) 觸發(fā)電路或控制電 路發(fā)生故障 外部出現(xiàn)負(fù)載 直流側(cè)短路 可逆?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生逆變失敗 以及交 流電源電壓過(guò)高或過(guò)低 均能引起裝置或其他元件的電流超過(guò)正常工作電流 即 出現(xiàn)過(guò)電流 因此 必須對(duì)電力電子裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^(guò)電流保護(hù) 采用快速熔斷器作過(guò)電流保護(hù) 如圖 2 6 所示 熔斷器是最簡(jiǎn)單的過(guò)電流保 護(hù)元件 但最普通的熔斷器由于熔斷特性不適合 很可能在晶閘管燒壞后熔斷器 還沒(méi)有熔斷 快速熔斷器有較好的快速熔斷特性 一旦發(fā)生過(guò)電流可及時(shí)熔斷起 到保護(hù)作用 最好的辦法是晶閘管元件上直接串快速熔斷器 因流過(guò)快速熔斷器 電流和晶閘管的電流相同 所以對(duì)元件的保護(hù)作用最好 這里就應(yīng)用這一方法 圖 2 6 過(guò)電流保護(hù)電路 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 9 2 3 2 過(guò)電壓保護(hù) 設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中 會(huì)受到交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過(guò)電壓和雷擊過(guò)電壓的 侵襲 同時(shí) 設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過(guò)電壓出現(xiàn) 過(guò)電壓保護(hù)的一種方法是并接 R C 阻容吸收回路 以及用壓敏電阻等非線性 元件加以抑制 如圖 2 7 所示 圖 2 7 過(guò)電壓保護(hù)電路 電流上升率 電壓上升率的抑制保護(hù) 晶閘管初開(kāi)通時(shí)電流集中在靠近門(mén)極的陰極表面較小的區(qū)域 局部電流很大 然后以一定的擴(kuò)展速度將電流擴(kuò)展到整個(gè)陰極面 若晶閘管開(kāi)通時(shí)電流上升率 di dt 過(guò)大 會(huì)導(dǎo)致 PN 結(jié)擊穿 必須限制晶閘管的電流上升率使其在合適的范圍 內(nèi) 有效辦法是在晶閘管的陽(yáng)極回路串聯(lián)入電感 如圖 2 8 所示 圖 2 8 電流上升率抑制保護(hù)電路 加在晶閘管上的正向電壓上升率 dv dt 也應(yīng)有所限制 如果 dv dt 過(guò)大 由 于晶閘管接電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流 該電流可以實(shí)際上起到觸發(fā)電流 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 10 的作用 使晶閘管正向阻斷能力下降 嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管的誤導(dǎo)通 有效辦法可 以在晶閘管兩端并聯(lián) R C 吸收回路 如圖 2 9 所示 圖 2 9 R C 吸收回路 2 4 元器件型號(hào)選擇 單相橋式半控整流電流 阻感負(fù)載 與單相全控橋式整流電路的電阻負(fù)載時(shí) 的工作情況相同 直流輸出電壓平均值 2 cos1 9 0 sin2 1 22 UttUUd 直流輸出電流平均值 2 cos1 9 0 R U R U I dd d 流經(jīng)晶閘管的電流有效值 2sin 2 1 2 sin 22 2 1 22 R U tdt R U IVT 變壓器二次有效值 2sin 2 1 sin 22 1 22 2 R U tdt R U I 參數(shù)計(jì)算 ddI UP 出 4 2 2 出 P U R d 輸出電流平均值 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 11 A V R U I d d 8 45 4 2 110 流過(guò)晶閘管電流有效值 A R U tdt R U IVT9 482sin 2 1 2 sin 22 2 1 22 變壓器二次側(cè)電流有效值 A R U tdt R U I1 692sin 2 1 sin 22 1 22 2 器件選擇 晶閘管的額定電流 AA I I VT N 2 62 7 46 2 5 1 57 1 這里取 2 倍安全電流儲(chǔ)備 并考慮晶閘管元件的額定電流 所以選擇額定電 流為 100A 的晶閘管 晶閘管的額定電流 VVUUN 4 933 3 622 3 2 2 2 這里取 3 倍安全電壓儲(chǔ)備 并考慮晶閘管元件的額定電壓 所以選擇額定電 壓為 1000V 的晶閘管 通過(guò)在網(wǎng)上查詢的資料顯示 額定電壓為 1000V 和額定電流 100A 的參數(shù)的 晶閘管可以出自同一種型號(hào)的晶閘管 保護(hù)電路的晶閘管阻容吸收的計(jì)算表格如表 2 1 所示 保護(hù)電路阻容吸收網(wǎng)絡(luò)的電阻大小為 20 歐姆 電容為 0 25 uF 表 2 1 阻容吸收計(jì)算表格 IT AV 1000500200100502010 電容 F210 50 250 21 150 1 電阻 2510204080100 2 5 MATLAB 仿真實(shí)驗(yàn) 啟動(dòng) MATLAB 打開(kāi) Simulink 新建文件 根據(jù)單相橋式半控整流電路所需 的元器件添加相應(yīng)的控件并連線 完成仿真圖的繪制 繪制完成后的仿真圖如圖 2 10 所示 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 12 圖 2 10 單相半控橋式整流電路的 MATLAB 仿真圖 由前面的計(jì)算我們已經(jīng)知道 當(dāng)觸發(fā)角從 0 連續(xù)變化到 1800時(shí) 對(duì)應(yīng)的直 流輸出電壓逐漸變小 圖 2 11 2 12 2 13 2 14 分別給出了控制角 為 0 450 900 1800時(shí)的仿真波形圖 從上到下的分別是電源電壓 U 晶閘管 VT1 的觸發(fā)脈沖 P1 晶閘管 VT3 的觸 發(fā)脈沖 P2 流經(jīng)晶閘管 VT1 的電流 Id1 流經(jīng)晶閘管 VT3 的電流 Id2 輸出電壓 Ud 的波形 所產(chǎn)生的波形與理論波形相同 符合設(shè)計(jì)要求 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 13 圖 2 11 觸發(fā)角 0 時(shí)的仿真波形 圖 2 12 觸發(fā)角 450時(shí)的仿真波形 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 14 圖 2 13 觸發(fā)角 900時(shí)的仿真波形 圖 2 14 觸發(fā)角 1800時(shí)的仿真波形 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 1 第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本課程設(shè)計(jì)是要求設(shè)計(jì)一個(gè)單相半控橋式整流電路為額定電壓 110V 功率 為 5kW 的直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源 在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)一個(gè)單相半控 橋式整流電路作為主電路 以及需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路 同時(shí)還要有保護(hù)電路 在總電路設(shè)計(jì)之后還需要進(jìn)行 MATLAB 仿真實(shí)驗(yàn) 本課程設(shè)計(jì)主要是單相半控橋式整流電路的工作原理 包括 電路中開(kāi)關(guān)器 件的通斷狀態(tài)以及交流電源電壓的波形和負(fù)載的性質(zhì) 分析其輸出的直流電壓 電路中各元器件的電壓和電流波形 單相半控橋式整流電路基本數(shù)量關(guān)系 包括 輸出的平均電壓 平均電流 晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓 流過(guò)晶閘 管的電流 電壓的有效值 導(dǎo)通角的范圍 單相半控橋式整流電路負(fù)載對(duì)整流的 影響包括感性負(fù)載 容性負(fù)載 阻性負(fù)載 在選擇器件時(shí)最重要的是掌握其基本特性 工作原理 主要參數(shù)以及使用中 注意的問(wèn)題 在設(shè)計(jì)過(guò)程中先要設(shè)計(jì)一個(gè)橋式電路作為主電路 單相半控橋式整流電路的 設(shè)計(jì)需要用到晶閘管和電力二極管 相對(duì)于單相全控橋式整流電路來(lái)說(shuō) 需要的 器件更加簡(jiǎn)單 經(jīng)濟(jì) 對(duì)于晶閘管的應(yīng)用數(shù)量更少 但是相對(duì)去全控整流電路更 容易出現(xiàn)失控現(xiàn)象 對(duì)于單相半控橋式整流電路 需要一個(gè)控制電路 所以在主 電路設(shè)計(jì)完成之后就是對(duì)控制電路的設(shè)計(jì) 而本課程設(shè)計(jì)中所用到的是同步信號(hào)