单相桥式带阻感负载可控整流器的设计(2)

图4-5 晶闸管过电流保护电路

（2）晶闸管变流装置的过电压保护

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，过电压保护有避雷器保护，利用非线性过电压保护元件保护，利用储能元件保护，利用引入电压检测的电子保护电路作过电压保护。电路图如图4-6所示。

图4-6 晶闸管的过电压保护

（3）缓冲电路

缓冲电路也称吸收电路。其作用是抑制电力电子期间的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小期间的开关损耗。缓冲电路又可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路称为du/dt抑制电路，用于吸收器件关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。

晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压问题，关断时也没有较大的du/dt，因此一般采用RC吸收电路即可。电路如图4-7所示。

图4-7 RC吸收电路

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

第五章 参数设定及元件选择

5.1 输出电压

（1）输出电压的平均值可按下式计算

1 22

2U2sin td t =U2cos =0.9U2cos （式5-1） Ud= 当触发角α=0°时，Ud取得最大值100V，即Ud= 0.9 U2=100V从而得出

U2=111V；当触发角α=90o时，Ud=0°，α角的移相范围为0~90o。

（2）整流输出电压的有效值为

21

U 2U2sin td t =U2 =111V （式5-2）

5.2 输出电流

（1）输出电流平均值

UU

Id d 0.92cos （式5-3）

RdRd （2）输出电流有效值 UU2

I （式5-4） RdRd（3）晶闸管电流平均值

1

Id Id （式5-5） IdT TId

2 2 2

（4）晶闸管电流有效值 IT

T 1Id Id Id （式5-6） 2 2 2

5.3 额定参数确定

（1)晶闸管额定电压UTn

通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。

晶闸管的额定电压 UTn minUDRM,URRM

UTn ≥（2～3）UTM （式5-7）

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

UTM ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压。 （2）晶闸管的额定电流IT(AV)

通态平均电流标称为额定电流的参数。国际规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40°和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

ITn ：额定电流有效值，根据管子的IT(AV) 换算出， IT(AV) 、ITM ITn 三者之间的关系： ITn /2 (Imsin t)2d( t)

2Im

（式5-8）

IT(AV) 1/2 Imsin td( t)

Im2

（式5-9）

（3）波形系数

波形系数：有直流分量的电流波形，其有效值IT与平均值ITd之比称为该波形的波形系数，用Kf表示。 Kf

额定状态下， 晶闸管的电流波形系数

IT

（式5-10） ITd

I（式5-11） K Tn 1.11

f

2Im

5.4 元件选取

IT(AV)

Im

2

（1）晶闸管的选取 晶闸管的选择原则：

Ⅰ、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值。

Ⅱ、 选择时考虑（1.5～2）倍的安全余量。即ITn ＝0.707IT(AV) ＝（1.5～2）

ITM

IT(AV) (1.5~2)

ITM

（式5-12） 1.11

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因为IT I

,则晶闸管的额定电流为IT AV =10A(输出电流的有效值为最小值，2

所以该额定电流也为最小值)考虑到2倍裕量,取20A.即晶闸管的额定电流至少应大于20A.

晶闸管承受最大电压为UTM 2U2 2 111取V 157V考虑到2倍裕量，400V.

（2）变压器的选取

变压器一次侧输入为220V，二次侧输出为0～100V，因此变压器应选变比为2,容量至少为24.2V·A。

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第六章 仿真

6.1 仿真电路图

利用matlab进行仿真，仿真电路图如图6-1所示。

图6-1 仿真电路图

6.2 仿真结果

根据调整不同的触发角，我们可以调整出不同的波形输出。 （1）触发角 0 的仿真波形如图6-2所示。

图6-2 触发角为 0 的仿真波形

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（2）触发角 30 时的仿真波形如图6-3所示。

图6-3 触发角为 30 时的仿真波形图

（3）触发角 60 时的仿真波形如图6-4所示。

图6-4 触发角为 60 时的仿真波形图

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第七章 心得体会

通过单相全控桥式整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。

每次做课程设计我都感觉比较棘手，因为它不单是要求你单纯地完成一个题目，而是要求你对所学的知识都要弄懂，并且能将其贯穿起来，是综合性比较强的。

对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。

在设计过程中，我更加了解了单相桥式整流电路的一些特性。比如，在阻感负载中，触发角ɑ变化范围0～90度，输出电压波形亦与电阻和电感无关，电压的波形根据触发角变化，幅值与电阻相关，电流呈稳定状波形，这是加了电感平波的作用。

当然每次的课程设计都离不开老师平时的耐心教导，没有他们灌输给我们的知识，我们根本就无从动手，是老师的教导和同学们的帮助，以及自己的努力才能一次次地顺利完成课程设计。

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

致谢

本课程设计在制作过程中得到了老师的细心指导及许多同学的热心帮助，并提出了许多中恳宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。本课程设计说明书在编写过程中参考了许多有的关图书、电力电子课件和课程设计资料，并引用了有关章节内容，在此表示感谢。当然，在此次课程设计中，除了大家的帮助外，还有就是一位虚拟的人物“网络”，它给我提供了大量的资料。在我所设计的电路当中，有用到的芯片，它的一些详细资料不知道，大部分都是在网络上下载了解的，因此我应该感谢它。

单相桥式带阻感负载可控整流器的设计

参考文献

[1] 王兆安.电力电子技术第四版.北京：机械工业出版社，2000

[2] 杨素行.模拟电子技术基础简明教程(第二版).北京：高等教育出版社,1998. [ …… 此处隐藏：1420字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……