《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)單相相控整流電路的應(yīng)用

1、 - 12 - 南京工程學(xué)院工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 本科課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 題 目： 單相相控整流電路的應(yīng)用 專 業(yè)： 自動(dòng)化（系統(tǒng)集成） 班 級(jí)： d自集成092 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心2011年12月20日單相相控整流電路的應(yīng)用一. 課程設(shè)計(jì)的目的在學(xué)習(xí)完電力電子技術(shù)相關(guān)課程之后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中一項(xiàng)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是工程技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分，是走向工作崗位、從事專業(yè)技術(shù)之前的一項(xiàng)綜合性技能訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生的職業(yè)能力培養(yǎng)和實(shí)踐技能訓(xùn)練具有相當(dāng)重要的意義。1、通過(guò)課題設(shè)計(jì)，可提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，能

2、鞏固課程知識(shí)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，鞏固和擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域、訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和提高獨(dú)立工作的能力，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而能初步解決一些實(shí)際問(wèn)題。2、通過(guò)設(shè)計(jì)，能初步掌握電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用internet檢索需要的文獻(xiàn)資料。獨(dú)立獲取新知識(shí)、新信息的能力，熟悉國(guó)家有關(guān)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的方針政策和安全規(guī)程，訓(xùn)練使用設(shè)計(jì)手冊(cè)的技術(shù)資料的能力； 3、提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平，為以后其它學(xué)科寫課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告積累經(jīng)驗(yàn)。 4、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和繪制電路圖的能力。二. 設(shè)計(jì)的任務(wù)、指標(biāo)內(nèi)容及要求。（1）采

3、用單相相控整流電路，主要由主電路、觸發(fā)電路組成。（2）觸發(fā)電路不采用單結(jié)晶體管自激振蕩觸發(fā)電路。（3）同步輸入電源：?jiǎn)蜗嘟涣鞴ゎl電源，220v，50hz。（4）負(fù)載為40w白熾燈。 三.方案的設(shè)計(jì)根據(jù)課題要求正確選擇主電路形式；單相相控整流電路主電路有單相半波、單相橋式全控、單相橋式半控等。1、 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單、調(diào)整方便，其缺點(diǎn)是輸出電壓脈動(dòng)大，負(fù)載電流脈動(dòng)大（電阻性負(fù)載時(shí)），且整流變壓器二次繞組中存在直流電流分量，使鐵心磁化，變壓器容量不能充分利用。若不用變壓器，則交流回路有直流電流，使電網(wǎng)波形畸變引起額外損耗。因此單相半波相控整流電路只適用于小容量

4、，波形要求不高的的場(chǎng)合。2、 單相橋式全控整流電路此電路對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，無(wú)須用續(xù)流二極管，也不會(huì)失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正負(fù)兩個(gè)半周電流方向相反且波形對(duì)稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問(wèn)題，變壓器的利用率也高。并且單相橋式全控整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，功率因素高的特點(diǎn)。但是，電路中需要四只晶閘管，且觸發(fā)電路要分時(shí)觸發(fā)一對(duì)晶閘管，電路復(fù)雜，兩兩晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間差用分立元件電路難以控制。 3單項(xiàng)全破可控整流電路此電路變壓器是帶中心抽頭的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，。不存在直流磁化的問(wèn)題，適用于輸出低壓的場(chǎng)合作電流脈沖大（電阻性負(fù)載

5、時(shí)），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒有直流磁化問(wèn)題，變壓器利用率高的優(yōu)點(diǎn)。相同的負(fù)載下流過(guò)晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路2倍，在均電流減小一半；且功率因數(shù)提高了一半。但觸發(fā)電路若采用分立元件觸發(fā)電路，時(shí)間差問(wèn)題難以解決，且根據(jù)兩個(gè)晶閘管的接線方式有時(shí)可能則會(huì)導(dǎo)致電路短路。故也不用此電路。4單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路用二只晶閘管和二只二極管，根據(jù)兩個(gè)晶閘管的接線方式，可以使用分立元件觸發(fā)電路，且觸發(fā)電路相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)兩個(gè)晶閘管被同時(shí)

6、導(dǎo)通時(shí)，由二極管在電源電壓過(guò)零時(shí)自然換流其性能和單相橋式全控整流電路相同，具有同等優(yōu)點(diǎn)。故采用此電路作為本次課程設(shè)計(jì)的主電路。 b觸發(fā)電路的選擇和設(shè)計(jì)可供選擇的觸發(fā)電路有同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路，同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路，kc04集成移相觸發(fā)器，六路雙脈沖發(fā)生器。1、 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路基本環(huán)節(jié)：脈沖形成與放大環(huán)節(jié)鋸齒波形成和脈沖移相環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)強(qiáng)觸發(fā)脈沖形成環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)2、 同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路（1）三個(gè)基本環(huán)節(jié)：同步移相 脈沖形成整形 脈沖功放輸出（2）工作原理晶體管v1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在v1的基極上綜合了同步信號(hào)ut，偏移電壓ub及控制電壓uc。利用垂直

7、控制原理，將幾條支路進(jìn)行并聯(lián)電流疊加。本電路中rp2可調(diào)節(jié)ub，也可調(diào)節(jié)uc改變晶體管v1從截止到導(dǎo)通的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻，來(lái)產(chǎn)生觸發(fā)電路不同的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦合單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，v2的集電極通過(guò)vd5耦合到v3的基極，v3的集電極通過(guò)c4、rp3耦合到v2的基極。當(dāng)同步移相環(huán)節(jié)送出負(fù)脈沖時(shí)，使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，從而輸出脈寬可調(diào)的、幅值足夠的觸發(fā)脈沖，起到脈沖整形與放大作用。 3. kc04集成移相觸發(fā)器 它可分為同步鋸齒波形成、移相、脈沖形成脈沖輸出等幾部分電路c：繪制完整的主電路電氣原理圖和觸發(fā)電路原理框圖；1. 主電路電氣原理圖2.觸發(fā)電路電氣原理圖 d.介紹主電路各元件功能和整體電路工作原理，繪制電路各點(diǎn)電壓波形圖；同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路工作原理：同步信號(hào)為正弦波ut ，由同步變壓器副邊提供。同步移相環(huán)節(jié)：晶體管v1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在v1的基極上綜合了同步信號(hào)ut，偏移電壓ub及控制電壓uc。利用垂直控制原理，將幾條支路進(jìn)行并聯(lián)電流疊加。本電路中rp2可調(diào)節(jié)ub，也可調(diào)節(jié)uc改變晶體管從截止到導(dǎo)通的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻，來(lái)產(chǎn)生觸發(fā)電路不同的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，v2的集電極通過(guò)vd5耦合到v