電力電子技術(shù)課程設(shè)計說明書單相可控變流器的設(shè)計

1、單相可控變流器的設(shè)計1概述 電力變流器是由一個或多個電力電子裝置連同變流變壓器、濾波器、主要開關(guān)及其他輔助設(shè)備組成的變流設(shè)備，它應(yīng)能獨立運行并完成規(guī)定功能。常見的電力變流器有：整流器，用于交流到直流的變流；逆變器，用于直流到交流的變流；交流變流器，用于交流變流；直流變流器，用于直流變流。此次課設(shè)設(shè)計的為變流器中的整流器。整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。整流電路的應(yīng)用十分廣泛，例如直流電動機，電鍍，電解電源，同步發(fā)電機勵磁，通信系統(tǒng)電源等。整流電路通常由觸發(fā)電路、主電路、濾波器和變壓器組成。主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主

2、電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。整流電路可以從各種角度進行分類，主要分類方法有：按組成的器件可以分為不可控，半控，全控三種；按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路；按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路；按變壓器二次電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。2 方案的選擇單相橋式整流電路可分為單相橋式相控整流電路和單相橋式半控整流電路，它們所連接的負載性質(zhì)不同就會有不同的特點。下面分析兩種單相橋式整流電路在帶電感性負載的工作情況。 單相半控整流電路的優(yōu)點是：

3、線路簡單、調(diào)整方便。弱點是：輸出電壓脈動沖大，負載電流脈沖大（電阻性負載時），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小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。 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，在相同的負載下流過晶閘管的平均電流減小一半，且功率因數(shù)提高了一半。單相半波相控整流電路因其性能較差，實際中很少采用，在中小功率場合采用更多的是單相全控橋式整流電路。 根據(jù)以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負載為阻感性負載）。3方案設(shè)計我的選題是單相可控變

4、流器的設(shè)計，初始條件是單相半控橋式可控整流電路，電阻-電感性（大電感）負載，r1.5，最大電流40a。需要運用的知識點有單相橋式全控整流電路的原理及參數(shù)計算。整流電路主要由驅(qū)動電路、保護電路和整流主電路組成。根據(jù)設(shè)計任務(wù)，在此設(shè)計中采用單相橋式全控整流電路接電阻性負載。圖1 系統(tǒng)原理方框圖4系統(tǒng)設(shè)計4.1 單相橋式全控整流電路阻感性負載4.1.1 工作原理假設(shè)電路已經(jīng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)：當(dāng)整流電路帶電感性負載時，整流工作的物理過程和電壓、電流波形都與帶電阻性負載時不同。因為電感對電流的變化有阻礙作用，即電感元件中的電流不能突變，當(dāng)電流變化時電感要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢而阻礙其變化，所以電路電流的變化總是滯

5、后于電壓的變化。圖 2 單相全控橋式整流電路電感性負載及其波形(a)電路；(b)電源電壓；(c)觸發(fā)脈沖；(d)輸出電壓；(e)輸出電流；(f)晶閘管,上的電流；(g)晶閘管 ,上的電流；(h)變壓器副邊電流；(i)晶閘管,上的電壓。工作原理：在電源電壓正半周期間，、承受正向電壓，若在時觸發(fā)，、導(dǎo)通，電流經(jīng)、負載、和t二次側(cè)形成回路，但由于電感的存在,過零變負時，電感上的感應(yīng)電動勢使、繼續(xù)導(dǎo)通，直到、被觸發(fā)導(dǎo)通時，、承受反相電壓而截止，輸出電壓的波形出現(xiàn)了負值部分。在電源電壓負半周期間，晶閘管、承受正向電壓，在時觸發(fā)，、導(dǎo)通，、受反相電壓截止，負載電流從、中換流至、中；在時，電壓過零，、因電感

6、中的感應(yīng)電動勢一直導(dǎo)通，直到下個周期、導(dǎo)通時，、因加反向電壓才截止。值得注意的是，只有當(dāng)時，負載電流才連續(xù)，當(dāng)時，負載電流不連續(xù)，而且輸出電壓的平均值均接近零，因此這種電路控制角的移相范圍是。4.1.2整流電路參數(shù)計算1）整流輸出電壓的平均值可按下式計算= = =由題意可知，=1.5×40=60v當(dāng)=0時，取得最大值60v，即= 0.9*=60v，從而得出=67v，=90o時，=0。角的移相范圍為90o。2）整流輸出電壓的有效值為=67v 3）整流電流的平均值和有效值分別為=40a =44.7a 4)在一個周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通180°，兩組輪流導(dǎo)通，變壓器二次電流是正、負

7、對稱的方波，電流的平均值和有效值相等，其波形系數(shù)為1。流過每個晶閘管的電流平均值和有效值分別為：= = 5)晶閘管在導(dǎo)通時管壓降=0,故其波形為與橫軸重合的直線段；和加正向電壓但觸發(fā)脈沖沒到時，、已導(dǎo)通，把整個電壓加到或上，則每個元件承受的最大可能的正向電壓等于；和反向截止時漏電流為零，只要另一組晶閘管導(dǎo)通，也就把整個電壓加到或上，故兩個晶閘管承受的最大反向電壓也為,即 。 4.2變壓器的設(shè)計4.2.1 變壓器的概念及其工作原理變壓器是一種靜止電機，它可將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。從電力的生產(chǎn)、輸送、分配到各用電戶，采用著各式各樣的變壓器。首先，從電力系統(tǒng)來講，變壓器就是種主要設(shè)備

8、。我們知道，要將大功率的電能輸送到很遠的地方去，采用較低電壓即相應(yīng)的大電流來傳輸是不可能的。這是由于一方面大電流將在輸電線上引起大的功率損耗；另一方面大電流還將在輸電線上引起大的電壓降落，致使電能根本輸不過去。為此，需要變壓器來將發(fā)電機的端電壓升高，相應(yīng)電流就可減少。一般來說，當(dāng)輸電距離越遠，輸出功率越大時，要求的輸出電壓也越大。在電力系統(tǒng)中變壓器的地位是非常重要的，不僅需要變壓器的數(shù)量多，而且要求性能好，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)先進，還要保證運行安全可靠。一二側(cè)電壓之比近似等于其匝數(shù)比。因此在原繞組不變的情況下改變副繞組的匝數(shù)，就可以達到輸出電壓的目的。若將副繞組與負載相接，副邊就會有電流流過，這樣就把

9、電能傳輸給了負載。從而實現(xiàn)了傳輸電能，改變電壓的要求，就是變壓器工作的基本原理。4.2.2整流變壓器參數(shù)計算二次相電壓:平時我們在計算是在理想條件下進行的，但實際上許多影響是不可忽略的。如電網(wǎng)電壓波動、管子本身的壓降以及整流變壓器等效內(nèi)阻造成的壓降等。所以設(shè)計時應(yīng)按下式計算：式中 負載的額定電壓； 整流元件的正向?qū)▔航担话闳?v； 電流回路所經(jīng)過的整流元件（vt及vd）的個數(shù)； a 理想情況下=0º時與的比值，查表可知； 電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，一般取0.9； 最少移相角，在自動控制系統(tǒng)中總希望值留有調(diào)節(jié)余量，對于可逆直流調(diào)速系統(tǒng)?。?0°35°），不可逆直流調(diào)速系

10、統(tǒng)取（10°15°）； c 線路接線方式系數(shù)，查表單相橋式c取0.5v； 變壓器阻抗電壓比，100kv·a以下，取=0.05v， 100kv·a以上，取=0.050.1v； 二次側(cè)允許的最大電流與額定電流之比。一次與二次額定電流及容量計算：如果不計變壓器的勵磁電流，根據(jù)變壓器磁動勢平衡原理可得一次和二次電流關(guān)系式為： k= 式中、變壓器一次和二次繞組的匝數(shù)； k變壓器的匝數(shù)比。 由于整流變壓器流過的電流通常都是非正弦波，所以其電流、容量計算與線路型式有關(guān)。單相橋式可控整流電路計算如下： 大電感負載時變壓器二次電流的有效值為 此時，為0。可以計算出，選擇整

11、流變壓器的變比為：變壓器二次側(cè)容量為=67v×40a=2.68kv·a 4.3 晶閘管選擇及參數(shù)計算分析由于單相橋式全控整流帶電感性負載主電路主要元件是晶閘管，所以選取元件時主要考慮晶閘管的參數(shù)及其選取原則。4.3.1 晶閘管的主要參數(shù)額定電壓通常取和中較小的，再取靠近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級作為晶閘管型的額定電壓。在選用晶閘管時，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍，以保證電路的工作安全。晶閘管的額定電壓 ：工作電路中加在管子上的最大瞬時電壓 額定電流 又稱為額定通態(tài)平均電流。其定義是在室溫40°和規(guī)定的冷卻條件下，元件在電阻性負載流過正弦半波、導(dǎo)通角不小于170

12、6;的電路中，結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時，所允許的最大通態(tài)平均電流值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取相近的電流等級即為晶閘管的額定電流。要注意的是若晶閘管的導(dǎo)通時間遠小于正弦波的半個周期，即使正向電流值沒超過額定值，但峰值電流將非常大，可能會超過管子所能提供的極限，使管子由于過熱而損壞。在實際使用時不論流過管子的電流波形如何、導(dǎo)通角多大，只要其最大電流有效值,散熱冷卻符合規(guī)定，則晶閘管的發(fā)熱、溫升就能限制在允許的范圍。 :額定電流有效值，根據(jù)管子的換算出， 、三者之間的關(guān)系： 考慮到晶閘管電流的安全裕量為，流過每個晶閘管的電流有效值為，晶閘管的額定電流為 ，。波形系數(shù)：有直流分量的電流波形，其有效值與平

13、均值之比稱為該波形的波形系數(shù)，用表示：額定狀態(tài)下， 晶閘管的電流波形系數(shù)為： 晶閘管承受最大反向電壓，所以晶閘管的額定電壓為。4.3.2 晶閘管的選擇原則一、所選晶閘管電流有效值itn 大于元件 在電路中可能流過的最大電流有效值。二、 選擇時考慮（1.52）倍的安全余量。即0.707（1.52） 因為,則晶閘管的額定電流為=10a(輸出電流的有效值為最小值，所以該額定電流也為最小值)考慮到2倍裕量,取20a.即晶閘管的額定電流至少應(yīng)大于20a。三、 若散熱條件不符合規(guī)定要求時，則元件的額定電流應(yīng)降低使用。 通態(tài)平均管壓降。指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導(dǎo)通的正弦波半個周期內(nèi)陽極與陰極電壓的

14、平均值，一般在0.41.2v。 維持電流。指在常溫門極開路時，晶閘管從較大的通態(tài)電流降到剛好能保持通態(tài)所需要的最小通態(tài)電流。一般值從幾十到幾百毫安，由晶閘管電流容量大小而定。 門極觸發(fā)電流。在常溫下，陽極電壓為6v時，使晶閘管能完全導(dǎo)通所需的門極電流，一般為毫安級。 斷態(tài)電壓臨界上升率。在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不會導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的最大正向電壓上升率。一般為每微秒幾十伏。 通態(tài)電流臨界上升率。在規(guī)定條件下，晶閘管能承受的最大通態(tài)電流上升率。若晶閘管導(dǎo)通時電流上升太快，則會在晶閘管剛開通時，有很大的電流集中在門極附近的小區(qū)域內(nèi)，從而造成局部過熱而損壞晶閘管。4.4 系統(tǒng)功率因素的

15、計算單相全控整流電路中基波和各次諧波的有效值為： =1,3,5,因此可得基波電流有效值為： 的有效值，可得基波因數(shù)為：又因為，電流基波與電壓的相位差就等于控制角，所以位移因素為： 所以，功率因數(shù)為：4.5 晶閘管電路對電網(wǎng)的影響晶閘管變流設(shè)備一般都是通過變壓器與電網(wǎng)連接的，因此其工作頻率為工頻初級電壓即為交流電網(wǎng)電壓。經(jīng)過變壓器的耦合，晶閘管主電路可以得到一個合適的輸入電壓，是晶閘管在較大的功率因數(shù)下運行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離，還可以抑制由變流器進入電網(wǎng)的諧波成分，減小電網(wǎng)污染。在變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓相差不多時，有時會采用自耦變壓器；當(dāng)變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓一致時，也

16、可以不經(jīng)變壓器而直接與電網(wǎng)連接，不過要在輸入端串聯(lián)“進線電抗器”以減少對電網(wǎng)的污染。在分析整流電路工作原理時，我們曾經(jīng)假設(shè)晶閘管是理想的開關(guān)元件，導(dǎo)通時認為其電阻為零，而關(guān)斷時，認為其電阻無窮大。但事實上，晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時有一定的管壓降。晶閘管裝置中的無功功率，會對公用電網(wǎng)帶來不利影響：1) 無功功率會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加。2) 無功功率增加，會使總電流增加，從而使設(shè)備和線路的損耗增加。3) 使線路壓降增大，沖擊性無功功率負載還會使電壓劇烈波動。晶閘管裝置還會產(chǎn)生諧波，對公用電網(wǎng)產(chǎn)生危害，包括：1) 諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、

17、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過中性線會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。2) 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機發(fā)生機械振動、噪聲和過熱，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。3) 諧波會引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，會使上述1)和2)兩項的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。4) 諧波會導(dǎo)致繼電保護和自動裝置的誤動作，并使電氣測量儀表不準(zhǔn)確。5) 諧波會對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。為防止諧波危害，晶閘管裝置可以采取措施抑制諧波，其辦法大致有：（1）增加電流相數(shù)：一

18、個改變變流裝置的電流波形的方法是增加交流裝置的脈動數(shù)，諧波次數(shù)越高，其幅值就越小，增加供電的相數(shù)就能顯著減小諧波的次數(shù)。（2）安裝諧波濾波器：常采用的排除大中型變流裝置諧波的有效方法是在交流裝置輸入端對這些諧波分量進行濾波。（3）減小相位角。4.6 晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計及定相4.6.1晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計觸發(fā)電路的選擇：1）觸發(fā)信號可以是交流，直流或脈沖形式。由于晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，門極即失去控制作用，為減少門極損耗，一般觸發(fā)信號采用脈沖形式。2）觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的功率和寬度。觸發(fā)電路的任務(wù)是提供控制晶閘管的門極觸發(fā)信號。由于晶閘管門極參數(shù)的分散性以及其觸發(fā)電壓、電流隨溫度變化的特性，為使各

19、合格元件在各種條件下均能可靠觸發(fā)，觸發(fā)電流、電壓必須大于門極觸發(fā)電流和觸發(fā)電壓，即脈沖信號觸發(fā)功率必須保證在各種工作條件下都能使晶閘管可靠導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿要陡，保證觸發(fā)的晶閘管可靠導(dǎo)通。如果觸發(fā)脈沖過窄，在脈沖終止時主電路電流還未上升到晶閘管的掣住電流，則晶閘管會重新關(guān)斷。對于三相全控橋式整流電路，要求觸發(fā)脈沖信號是間隔60°的雙窄脈沖或大于60°小于120°的寬脈沖或脈沖列。3） 為使并聯(lián)晶閘管元件能同時導(dǎo)通，則觸發(fā)電路應(yīng)能產(chǎn)生強觸發(fā)脈沖。在大電流晶閘管并聯(lián)電路中，要求并聯(lián)元件能同時導(dǎo)通，各元件的都應(yīng)在允許范圍之內(nèi)。由于元件特性的分散性

20、，先導(dǎo)通元件的就會超過允許值而損壞，故應(yīng)采取圖3所示的強 觸發(fā)脈沖。強觸發(fā)電流幅值為觸發(fā)電流值的5倍左右，前沿陡度應(yīng)不小于0.5/s，最好大于1/s；強觸發(fā)寬度對應(yīng)時間應(yīng)大于50s，脈沖持續(xù)時間應(yīng)大于550s。4) 觸發(fā)脈沖的同步及移相范圍。為使晶閘管在每個周期都在相同的控制角下觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖必須與電源同步，也就是說觸發(fā)信號應(yīng)與電源保持固定的相位關(guān)系。同時，為了使電路在給定的范圍內(nèi)工作，應(yīng)保證觸發(fā)脈沖能在相應(yīng)范圍內(nèi)進行移相。為保證逆變工作安全可靠，對最小的逆變角min也應(yīng)加以限制，一般min=30°35°。5) 隔離輸出方式及抗干擾能力。觸發(fā)電路通常采用單獨的低壓電源供

21、電，因此應(yīng)采用某種方法將其與主電路電源隔離。常用的是在觸發(fā)電路與主電路之間連接脈沖變壓器。此類脈沖變壓器需作專門設(shè)計。觸發(fā)電路正確可靠的運行是對晶閘管設(shè)備的安全運行極為重要的環(huán)節(jié)。引起觸發(fā)電路誤動作的主要原因之一是從主電路或安裝在觸發(fā)電路附近的繼電器和接觸器引起的干擾。主電路的干擾常通過觸發(fā)電路的輸出級而進入觸發(fā)電路，常用的抗干擾措施為：脈沖變壓器采用靜電屏蔽，串聯(lián)二極管、并聯(lián)電容等。由于全控橋式整流電路負載中含有電阻和電感，電感是大電感，因此電流是連續(xù)的。這里設(shè)計的觸發(fā)電路采用鋸齒波同步觸發(fā)電路，這種電路輸出為雙窄脈沖（也可輸出單窄脈沖），它適用于對觸發(fā)電路要求較高的晶閘管整流電路。鋸齒波觸

22、發(fā)電路可以分為三個基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。圖3 晶閘管鋸齒波同步觸發(fā)電路鋸齒波電路脈沖形成過程如下：（1）沖形成環(huán)節(jié)鋸齒波電路脈沖形成過程如下、 脈沖形成，、 脈沖放大?？刂齐妷杭釉诨鶚O上。對脈沖的控制作用及脈沖形成：=0時，截止。飽和導(dǎo)通。、處于截止?fàn)顟B(tài)，無脈沖輸出。電容充電，充滿后電容兩端電壓接近2(30v)。=0.7v 時，導(dǎo)通，a點電位由+e1(+15v)1.0v左右，基極電位約-2(-30v)， 立即截止。集電極電壓由-e1(-15v)+2.1v，v7、v8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。電容放電和反向充電，使基極電位­,直到>-(-15v)

23、，又重新導(dǎo)通。使、截止，輸出脈沖終止。脈沖前沿由導(dǎo)通時刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時間常數(shù)有關(guān)。電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器tp二次側(cè)輸出，其一次繞組接在集電極電路中。（2）鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成的方案較多，采用恒流源電路方案。由、和等元件組成，、vs、和為一恒流源電路。截止時，恒流源電流對電容充電，調(diào)節(jié)，即改變的恒定充電電流，可見是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。導(dǎo)通時，因很小故迅速放電，電位迅速降到零伏附近，周期性地通斷，便形成一鋸齒波，同樣也是一個鋸齒波，射極跟隨器的作用是減小控制回路電流對鋸齒波電壓的影響。v4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓、直流偏移電壓三者作用的疊加所定，如果

24、=0，為負值時，b4點的波形由+確定，當(dāng)為正值時，b4點的波形由+ 確定，m是v4由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點，也就是脈沖的前沿，加的目的是為了確定控制電壓=0時脈沖的初始相位。 圖4 晶閘管鋸齒波同步觸發(fā)電路波形 （3）同步環(huán)節(jié)同步要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定，鋸齒波是由開關(guān)管來控制的，開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率由同步變壓器所接的交流電壓決定，由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波鋸齒波起點基本就是同步電壓由正變負的過零點，截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時間就是鋸齒波的寬度取決于充電時間常數(shù)。（4）雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)、構(gòu)成“或”門，當(dāng)、都導(dǎo)通時，、都截止，沒有脈沖輸出只要、有一個截止，都會使、導(dǎo)通，有脈

25、沖輸出，第一個脈沖由本相觸發(fā)單元的對應(yīng)的控制角a 產(chǎn)生，隔60°的第二個脈沖是由滯后60°相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過）。4.6.2 觸發(fā)電路的定相為保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致，利用一個同步變壓器，將其一次側(cè)接入為主電路供電的電網(wǎng)，由其二次側(cè)提供同步電壓信號，這樣，由同步電壓決定的觸發(fā)脈沖頻率與主電路晶閘管頻率始終是一致的。觸發(fā)電路的定相由多方面的因素確定，主要包括相控電路的主電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)等。只有根據(jù)各晶閘管供電電壓的相位正確決定各觸發(fā)電路同步電壓的相位，才能保證各晶閘管有相同的控制角，相同的輸出電壓波形。正確選擇同步電壓相位，叫做晶閘管電路的同步或定相，它是

26、變流裝置設(shè)計、安裝、調(diào)整、維護中的重要問題。鋸齒波同步觸發(fā)電路的同步電壓和晶閘管的供電電壓之間的相位關(guān)系分析如下：晶閘管的供電電壓如圖5所示，據(jù)單相電路要求移相范圍001800，即要求觸發(fā)電路在正半波范圍內(nèi)發(fā)出脈沖。因此，正半波范圍內(nèi)應(yīng)存在鋸齒波的上升段，鋸齒波的寬度為2400，見圖6所示。圖5 晶閘管的供電電壓 圖6 晶閘管的同步電壓由上分析可見，為保證觸發(fā)電路與主電路的同步，其晶閘管的供電電壓和觸發(fā)電路的同步電壓相位差1800。4.7 晶閘管過電壓、過電流保護電路的設(shè)計在電力電子電路中，電力電子器件由于承受電壓、電流過大，或變化過快，就會使電力電子器件燒壞，從而使整個電路不能正常工作，因此

27、設(shè)計過電壓、過電流保護電路來保證電力電子器件的正常工作是非常有必要的。下面就過電壓保護電路、過電流保護電路的設(shè)計分別予以討論分析。4.7.1 晶閘管過電壓保護電路的設(shè)計晶閘管電路中可能發(fā)生的過電壓可分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外部原因。內(nèi)因過電壓主要來自晶閘管內(nèi)部的開關(guān)過程。，包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓。晶閘管電路過電壓保護主要防止內(nèi)因過電壓，一般情況下，外因過電壓出現(xiàn)的幾率比較小，這里主要分析內(nèi)因過電壓的電路設(shè)計。晶閘管內(nèi)因過電壓保護電路如圖7所示。圖7 晶閘管過電壓保護電路 這種保護電路能有效的抑制內(nèi)因過電壓，從而保護晶閘管不受損壞。這種電路一

28、般和抑制電路串聯(lián)使用，從而更好的保護晶閘管。圖8 晶閘管過電壓、di/dt抑制保護電路如圖8所示，v開通時刻緩沖電容先通過向v放電，使電流先上一個臺階，以后因為有抑制電路的 ,的上升速度減慢。、是在v關(guān)斷時刻為中的磁場能量提供放電回路設(shè)置的。在v關(guān)斷時，負載電流通過向分流，減輕了v的負擔(dān)，抑制了和過電壓。 4.7.2 晶閘管過電流保護電路的設(shè)計晶閘管電路運行不正常或者發(fā)生故障時，可能會發(fā)生過電流。過電流分為過載和短路兩種情況。圖9給出了各種過電流保護措施及其配置位置。圖9 過電流保護措施及配置位置其中采用快速熔斷器、直流快速斷路器是較為常用的措施。一般電力電子裝置均同時采用幾種過電流保護措施，

29、以提高保護的可靠性和合理性。通常，電子電路作為第一保護措施，快速熔斷器僅作為短路時的部分區(qū)段保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護，過電流繼電器整定在過載時動作。從圖可看出，晶閘管的過電流保護采用快速熔斷器進行保護，因為快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護措施，本圖中這一功能是通過快速熔斷器與晶閘管直接串聯(lián)來實現(xiàn)的。小結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。近幾十年來，隨著電源技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電力電子技術(shù)起著越來越重要的作用。電力電子課程已成為自動化專業(yè)的核心課程。這次