电力电子技术课程设计--单相全控桥式整流电路带电阻+反电动势负载

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1、 电力电子技术课程设计报告 班级班级: 学号学号: 姓名姓名: 指导老师指导老师: 2 前言前言 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

2、,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。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网供 给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等， 需要用直流电。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半 导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单 向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流 电路。 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种电力变换电路

3、实现电能和变换和控制， 而构成的一 门完整的学科。 本次课程设计主要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。 首先是对单相 全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。主电 路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计； 保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。之 后就对整体电路进行 Matlab 仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。 3 目录目录 前言 2 一、设计题目与要求 4 二、主电路设计 4 2.1 主电路原理图 4 2.2 工作原理 5 2.3 元器件介绍晶闸管（SCR） . 5 2.4 整流电路参数计算 7

4、2.5 晶闸管元件选取 8 2.6 晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响 9 2.6.1 对电网的影响 9 2.6.2 系统功率因数分析 10 三、驱动电路设计 12 3.1 触发电路简介 12 3.2 触发电路设计要求 12 3.3 集成触发电路 TCA785. 13 3.3.1 TCA785 芯片介绍 13 3.3.2 TCA785 锯齿波移相触发电路 17 四、保护电路设计 18 4.1 过电压保护 18 4.2 过电流保护 20 4.3 电流上升率/的抑制 21 4.4 电压上升率/的抑制 . 21 五、系统 MATLAB 仿真 22 5.1 MATLAB 软件介绍. 22 5.2 系

5、统建模与参数设置 22 5.3 系统仿真结果及分析 25 设计心得 30 参考文献 30 附录 主电路图与触发电路图 31 4 一、一、设计题目与要求设计题目与要求 单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（反电势、电阻负载） 1. 设计条件： 1) 电源电压：交流100V/50Hz 2) 输出功率：1KW 3) 移相范围：30 o-150o 4) 反电势：E=70V 2.要求完成的主要任务： 1) 主电路设计（包括整流元件定额的选择和计算等）,讨论晶闸管电路对电 网及系统功率因数的影响。 2) 触发电路设计： 触发电路选型 （可使用集成触发器）， 同步信号的产生。 3) 晶闸管的过电压保护与过电流保

6、护电路设计，计算保护元件参数并选择 保护元件型号。 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程。 二二、主电路设计、主电路设计 2.1 主电路原理图主电路原理图 图 2-1 单相桥式全控整流电路接反电动势-电阻负载 5 图 2-2 输出电压、电流波形 2.2 工作原理工作原理 当整流电压的瞬时值ud小于反电势 E 时，晶闸管承受反压而关断，这使得 晶闸管导通角减小。 晶闸管导通时， ud= u2， id= udE R ,晶闸管关断时， ud= E。 与 电阻负载相比晶闸管提前了电角度停止导电，称作停止导电角。 = arcsin E 2U 2 若 0产生 IGV2 通产生 IC2V1 通IC1IC2出现 强烈的正反馈，G 极失去控制作用，V1 和 V2 完全饱和，SCR 饱和导通。 晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。 图 2-4 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 a) 双晶体管模型 b) 工作原理 晶闸管基本工作特性归纳： 承受反向电压时(UAK 0， IGK 0 才能开通)。