全控整流电-电力电子课程设计

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1、 0 目录目录 第 1 章 单相桥式整流电路方案的选择 . 1 方案一：单相桥式半控整流电路 1 方案二：单相桥式全控整流电路 1 方案三：单相半波可控整流电路 2 方案四：单相全波可控整流电路： 2 第二章 系统主体电路的设计 3 2.1 系统总设计框图 3 2.2 系统主体电路原理及说明 3 2.3 原理图的分析 . 5 2.4 整流电路参数计算 . 6 2.5 元器件的选取 7 2.6 性能指标分析 9 第三章 辅助电路的设计 . 10 3.1 驱动电路的设计 . 10 3.1.1 对触发电路的要求 10 3.1.2 晶闸管触发电路类型 .11 3.2 保护电路的设计 12 3.2.1

2、主电路的过电压保护设计. 13 3.2.2 晶闸管的保护电路 14 3.3 电流上升率、电压上升率的抑制保护 . 17 第四章 电路仿真 . 18 4.1 SIMULINK 仿真软件介绍 18 4.2 仿真波形 18 课程设计总结. 20 参考文献 21 附录 元器件明细清单 22 1 第第 1 章章 单相桥式整流电路方案的选择单相桥式整流电路方案的选择 我们知道，单相整流器的电路形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。 因此在做设计之前我们主要考虑了以下几种方案： 方案一：单相桥式半控整流电路方案一：单相桥式半控整流电路 电路简图如下： 图 1.1 对每个导电回路进行控制， 相对于全控桥而

3、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。 方案二：单相桥式全控整流电路方案二：单相桥式全控整流电路 电路简图如下： 图 1.2 此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象， 负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。

4、变压器二次绕组中，正负两 2 个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器 直流磁化问题，变压器的利用率也高。 方案三：单相半波可控整流电路方案三：单相半波可控整流电路： 电路简图如下： 图 1.3 此电路只需要一个可控器件，电路比较简单，VT 的 a 移相范围为 180 。 但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。 为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很 少应用此种电路。 方案四：单相全波可控整流电路：方案四：单相全波可控整流电路： 电路简图如下： 图 1.4 此电路变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用

5、2 个可控器件，单相 全波只用 2 个晶闸管，比单相全控桥少 2 个，因此少了一个管压降，相应地，门 极驱动电路也少 2 个，但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的 2 倍。不存在 直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时），且 整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单 相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等 大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 综上可知单相相控整流电路可分为单相半波、 单相全波和单相桥式相控流电 路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析各种单相相控整流 电路在

6、带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载时的工作情况。 单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动 3 冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时） ， ，且整流变压器二次绕组中存在直流分 量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉 动小， 功率因数高， 变压器二次电流为两个等大反向的半波， 没有直流磁化问题， 变压器利用率高的优点。 单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路 2 倍，在相同的负载 下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。 根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻 感性负载） 。 第二章第二章 系统主体电路的设计系统主体电路的设计 2.1 系统总设计框图系统总设计框图 系统原理方框图如 2.1 所示： 图 2.1 系统原理方框图 根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路接阻感性负载。 2.2 系统系统主体电路原理及说明主体电路原理及说明 主电路原理图及其工作波形如下所示： 图 2.2 主电路原理图 4 图 2.3 主电路工作波形图 电路如图 2.2 和图 2.