单相桥式整流电路纯电阻负载课程设计

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1、第 1 页 共 8 页 1 引言引言 什么是电力电子技术？顾名思义，可以认为，所谓电力电子技术就是应用于 电力领域的电子技术。电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通 常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。具体地说，电力电 子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 目前所用的电力电 子器件均由半导体制成， 故也称 “电力半导体器件” 。 电力电子技术所变换的 “电 力”功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。 本文以单相桥式全控整流电路电阻性负载为研究对象， 介绍了单相桥式全控 整流电路的工作原理，并对 MATLABSIMULINK 模块

2、中电力电子仿真所需要的电 力系统模块做了简要的说明， 介绍了单相桥式全控整流电路的主要环节及工作原 理，并且分析了触发角为 30的情况，在此基础上运用 MATLAB 软件分别对电路 的仿真进行了设计，实现了对单相桥式全控整流电路的仿真，并对仿真结果进行 分析。 2 2 单相桥式全控整流电路纯电阻负载单相桥式全控整流电路纯电阻负载 2.2.1 1 理论设计理论设计 2.1.1 电路分析与工作原理 单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图（1） ： 图（1） 第 2 页 共 8 页 1）闸管 VT1 和 VT4 组成一对桥臂，VT2 和 VT3 组成另一对桥臂。 2）在 U2 正半周（即 a 点电位

3、高于 b 点电位） 若 4 个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4 串联承受电压 U2。 在触发角 处给 VT1 和 VT4 加触发脉冲，VT1 和 VT4 即导通，电流从电源 a 端经 VT1、R、VT4 流回电源 b 端。 3）当 U2 过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1 和 VT4 关断。 4）在 U2 负半周，仍在触发角 处触发 VT2 和 VT3，VT2 和 VT3 导通，电流从电 源 b 端流出，经 VT3、R、VT2 流回电源 a 端。 5）到 U2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形如图（2）所示： 图（2

4、） 2.1.2 参数计算 1）晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 。 2）整流电压平均值为： u ( i ) t t t 0 0 0 i 2 u d i d b) c) d) d d u VT 1,4 2 2 2 U 2 2U 2 cos1 9.0 2 cos122 )(dsin2 1 2 2 2 U U ttUU d 第 3 页 共 8 页 =0 时，Ud= Ud0=0.9U2。=180时，Ud=0。可见，角的移相范围为 180。 3）向负载输出的直流电流平均值为： 4）流过晶闸管的电流平均值 ： 5）为选择晶闸管、变压器容量、导线截面积等定额，需考虑发热等问题，为此 需计算电流有

5、效值。流过晶闸管的电流有效值： 2sin 2 1 2 )(d)sin 2 ( 2 1 222 R U tt R U I T 变压器二次电流有效值I2与输出直流电流有效值 I 相等，为： 2sin 2 1 )()sin 2 ( 1 2 2 2 2 R U tdt R U II 由上两式可见 II T 2 1 不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为 S=U2I2 2.1.3 晶闸管选型 该电路为纯电阻负载。 U2=100V 时，不计控制角余量按=30计算 1）由 Ud=0.84U2 得 Ud=83.97V 2）由 P=500W 得 Id=5.95V 所以 R=14.11 3）U1=220V，U2

6、=100V 变压器变比 K=2.2 4）晶闸管承受的最大正向电压为 =70.7V,最大反向电压为 2 2U=141.4V，考虑安全余量，则晶闸管额定电压 UN=（23）=283424V ）所选晶闸管电流有效值 ITn大于元件在电路中可能流过的最大电流有效 2 cos1 9.0 2 cos122 22 R U R U R U I d d 2 cos1 45.0 2 1 2 R U II ddT 2 2 2 U 第 4 页 共 8 页 值。 ）选择是考虑（1.52）倍的安全余量。即 ITn=1.57IT（AV）=（1.52）ITM IT（AV）（1.52）ITM1.57 5）当=30时晶闸管流过最大电流有效值 IVT=4.94A，则晶闸管额定电流 IT=4.941.57=3.15