單相半控橋式晶閘管整流電路

1、.目錄1設(shè)計目的12設(shè)計任務(wù)13主要技術(shù)參數(shù)14主電路圖25觸發(fā)電路和保護電路25.1觸發(fā)電路25.1.1同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路25.1.2集成觸發(fā)器25.2保護電路25.2.1過電壓保護25.2.2過電流保護26電路參數(shù)計算及元器件選擇26.1電路參數(shù)計算26.2元器件選擇26.2.1晶閘管的選取26.2.2變壓器的選取26.2.3快速熔斷器選取26.2.4過電壓電路的元件選取27主要節(jié)點電壓和電流波形2設(shè)計小結(jié)2參考文獻(xiàn)2. v.1設(shè)計目的1、把從電力電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論和實踐知識，在課程設(shè)計實踐中全面綜合的加以運用，使這些知識得到穩(wěn)固、提高，并使理論知識與實踐技能密切結(jié)合起來；

2、2、初步樹立起正確的設(shè)計思想，掌握一般電力電子電路設(shè)計的根本方法和技能，培養(yǎng)觀察、分析和解決問題及獨立設(shè)計的能力，訓(xùn)練設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新能力；3、培養(yǎng)具有查閱參考文獻(xiàn)和技術(shù)資料的能力，能熟悉或較熟悉地應(yīng)用相關(guān)手冊、圖表、國家標(biāo)準(zhǔn)，為今后成為一名合格的電氣工程技術(shù)人員進(jìn)展必須的根本技能和根本素質(zhì)訓(xùn)練。2設(shè)計任務(wù)1、通過查閱參考資料完成單相半控橋式晶閘管整流電路的設(shè)計任務(wù)；2、繪制電氣控制原理圖，包括主電路圖及觸發(fā)電路圖(或驅(qū)動電路圖)，正確選擇或設(shè)計元器件，訂列元器件目錄清單；3、編制完整的設(shè)計說明書。3主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)：負(fù)載為反電勢、電阻負(fù)載，輸出功率500KW，移相X圍30º150

3、º，反電勢E=70V設(shè)計條件：電源電壓：交流100V/50Hz4主電路圖每一個導(dǎo)電回路由1個晶閘管和1個二極管構(gòu)成。在正半周，a處觸發(fā)VT1，經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。在負(fù)半周，a處觸發(fā)VT3，向VT1加反壓使之關(guān)斷，經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。只有在絕對值大于E時，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。晶閘管導(dǎo)通后，直至，即降至0似的晶閘管關(guān)斷，此后。與普通單相全控橋式晶閘管整流電路不同的是，加了負(fù)載加了反動電勢后，電路在半個周期內(nèi)導(dǎo)通角X圍為。其中為停頓導(dǎo)電角，。主電路圖和電路圖工作波形如圖1a和圖1b所示。b)idOEudwtIdOwtaqd圖1 單相半控橋式晶閘管整流電路，電

4、阻、反電動勢負(fù)載時的主電路及波形5觸發(fā)電路和保護電路5.1觸發(fā)電路5.1.1同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路圖2為同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路。此電路輸出可為雙窄脈沖適用于有兩個晶閘管同時導(dǎo)通的電路，也可為單窄脈沖。主要由一下三個根本環(huán)節(jié)組成：脈沖的形成環(huán)節(jié)：由晶體管V4、V5組成，V7、V8起脈沖放大作用?？刂齐妷杭釉赩4基極上。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V8集電極電路中。脈沖前沿由V4導(dǎo)通時刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時間常數(shù)R11C3有關(guān)。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，如采用自舉式電路、恒流源電路等，本電路采用恒流源電路。恒流源電路方案由V

5、1、V2、V3和C2等元件組成，其中V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路。同步環(huán)節(jié)：觸發(fā)電路與主電路的同步是指要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率一樣且相位關(guān)系確定。鋸齒波是由開關(guān)V2管來控制的。V2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。V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波鋸齒波起點根本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點。V2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)R1C1。雙窄脈沖的形成環(huán)節(jié)：本方案是采用性能價格比優(yōu)越、每個觸發(fā)單元的一個周期內(nèi)輸出兩個間隔60度的脈沖的電路，成為雙脈沖電路。當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時，V7、V8都截止，沒有脈沖輸出。只要V5、V6有一個截止，都

6、會使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。第一個脈沖由本相觸發(fā)單元的對應(yīng)的控制角產(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V6。圖2 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路5.1.2集成觸發(fā)器集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便，已逐步取代分立式電路。與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環(huán)節(jié)。與分立原件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似。圖3為KJ004的管腳圖圖3 KJ004管腳圖各管腳的說明如下表1所示：功能輸出空鋸齒波形成-Vee(1k)地同步輸入綜合比擬微分阻容封鎖調(diào)制+Vcc引腳號1、15 2、6、103、45 78

7、911、1213、1416表1 KJ004各管腳功能由KJ004組成的脈沖觸發(fā)電路如圖4，其中劃線框內(nèi)為集成電路局部：圖4 KJ004電路原理圖5.2保護電路5.2.1過電壓保護電力電子裝置中可能發(fā)生的過電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要包括操作過電壓和雷擊過電壓等。內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的關(guān)斷過程，包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓。圖5給出了各種過電壓保護措施及其配置位置。圖5過電壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應(yīng)過電壓抑制電容 RC1閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路RC2閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路 RV壓敏電阻過電壓抑制器RC3閥器件

8、換相過電壓抑制用RC電路 RC4直流側(cè)RC抑制電路RCD閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路5.2.2過電流保護電力電子器件運行不正?；蛘甙l(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6給出了各種過電流保護措施及其配置位置，其中快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電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，以提高保護的可靠性和合理性。圖6 過電流保護措施及配置位置6電路參數(shù)計算及元器件選擇6.1電路參數(shù)計算根據(jù)主電路波形和其工作情況，的波形圖如圖1b所示，其平均值為晶閘管提前了電角度，稱為停頓導(dǎo)電角那么時，;時，?？梢姡堑囊葡郮圍包含。向負(fù)載輸出的直流電流

9、平均值為晶閘管VT1、VD4和VT3、VD2輪流導(dǎo)電，流過晶閘管和二極管的電流平均值只有輸出直流電流平均值的一半，即整流電路輸出電壓的有效值為當(dāng)時，有V，要求輸出功率為500W時有。6.2元器件選擇6.2.1晶閘管的選取晶閘管承受的最大反向電壓為：110=155.6V流過每個晶閘管的電流的有效值為：故晶閘管的額定電壓為：晶閘管的額定電流為:6.2.2變壓器的選取因為此系統(tǒng)輸出功率為500W，且此系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)電流與輸出電流有效值相等。故要求變壓器的容量S大于500W且I大于3A。6.2.3快速熔斷器選取因為有，故快速熔斷器可選取允許的最大電流為4A。6.2.4過電壓電路的元件選取單相阻容保護

10、的計算公式如下：S：變壓器每相平均計算容量VA；U2：變壓器副邊相電壓有效值V；i0%：變壓器激磁電流百分值；Uk%：變壓器的短路電壓百分值。取%=4%，%=5%得到C=10mF,R=597主要節(jié)點電壓和電流波形使用MATLAB進(jìn)展電壓和電流波形的觀察，進(jìn)入MATLAB中的simulink，創(chuàng)立一個新的model，找到所需的原件，繪制單相橋式全控晶閘管整流電路如圖7所示。設(shè)置好各個元器件的參數(shù)，然后進(jìn)展仿真。再雙擊示波器觀察波形圖。分別對角為進(jìn)展仿真。得到的結(jié)果如圖8、圖9、圖10、圖11、圖12所示。圖7 單相半控橋式晶閘管整流電路的設(shè)計圖8 時的仿真波形圖圖9 時的仿真波形圖圖10 時的仿

11、真波形圖圖11 時的仿真波形圖圖8 時的仿真波形圖設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計讓我明白了很多關(guān)于電力電子技術(shù)方面的知識，尤其是在課本中沒有完全介紹的。要完成這次課程設(shè)計，關(guān)靠書本知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以我查閱了很多關(guān)于電力電子的書籍，并且也通過網(wǎng)絡(luò)查到了很多相關(guān)的知識，為這次課程設(shè)計做了很多幫助。對于課程設(shè)計的內(nèi)容，首先要做的應(yīng)是對設(shè)計內(nèi)容的理論理解，在理論充分理解的根底上，才能做好課程設(shè)計，才能設(shè)計出性能良好的電路。整流電路中，根本元件的選擇是最關(guān)鍵的，開關(guān)器件和觸發(fā)電路選擇的好，對整流電路的性能指標(biāo)影響很大。設(shè)計過程中，我明白了整流電路，尤其是單相半控橋式整流電路的重要性以及整流電路設(shè)計方法的多樣性。這次的課程設(shè)計是我設(shè)計時間最長的一次，也是收獲最大的一次。雖然設(shè)計過程中遇到很多問題，尤其是保護電路的設(shè)計，因為課上沒有講到保護電路的內(nèi)容，保護電路的理解不夠全面，設(shè)計的時候是一頭霧水，但還是在教師的幫助下，我一一解決了。另外通過這次課程設(shè)計，我對文檔的編排也有了一定的掌握，這對于以后的畢業(yè)設(shè)計及工作需要都有很大的幫助，在完成課程設(shè)計的同時我也在復(fù)習(xí)一遍電力電子這門課程，把以前一些沒弄懂的問題這次弄明白了一局部，當(dāng)然沒有全部。