單相半橋無(wú)源逆變電路的設(shè)計(jì)

-.z.基于MOSFET的單相半橋無(wú)源逆變電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的：1·掌握單相橋式全控橋整流電路和單相半橋無(wú)源逆變電路的工作原理，進(jìn)展結(jié)合完成交-直-交電路的設(shè)計(jì)；2·熟悉兩種電路的拓?fù)?，控制方法?·掌握兩種電路的主電路，驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，元器件參數(shù)的計(jì)算方法；4·培養(yǎng)一定的電力電子的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試能力；5·培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力與實(shí)際動(dòng)手能力；2·加深理解"電力電子技術(shù)"課程的根本理論；設(shè)計(jì)指標(biāo)：MOSFET電壓型單相半橋無(wú)源逆變電路設(shè)計(jì)〔純電阻負(fù)載〕〔1〕輸入直流電壓：Ui=200V

〔2〕輸出功率：500W

〔3〕輸出電壓波形：1KHz方波總體目標(biāo)及任務(wù)：選擇整流電路，計(jì)算整流變壓器額定參數(shù)，選擇全控器件的額定電壓電流，計(jì)算平波電抗器感值，設(shè)計(jì)保護(hù)電路，全控器件觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，畫(huà)出主電路原理圖和控制電路原理圖，進(jìn)展Matlab的仿真，畫(huà)出輸出電壓，電流模擬圖。1·主電路的設(shè)計(jì)：整流局部主電路設(shè)計(jì):單項(xiàng)橋式全控整流電路帶電阻性負(fù)載電路如圖〔1〕：圖〔1〕在單項(xiàng)橋式全控整流電路中，晶閘管VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂。在u2正半周〔即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位〕，假設(shè)4個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通，負(fù)載電流id為零，ud也為零，VT1、VT4串聯(lián)承受電壓u2，設(shè)VT1和VT4的漏電阻相等，則各承受u2的一半。假設(shè)在觸發(fā)角α處給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，VT1、VT4即導(dǎo)通，電流從a端經(jīng)VT1、R、VT4流回電源b端。當(dāng)u2為零時(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關(guān)斷。在u2負(fù)半周，仍在觸發(fā)延遲角α處觸發(fā)VT2和VT3〔VT2和VT3的α=0處為ωt=π〕，VT2和VT3導(dǎo)通，電流從電源的b端流出，經(jīng)VT3、R、VT2流回電源a端。到u2過(guò)零時(shí)，電流又降為零，VT2和VT3關(guān)斷。此后又是VT1和VT4導(dǎo)通，如此循環(huán)的工作下去，整流電壓ud和晶閘管VT1、VT4兩端的電壓波形如以下圖〔2〕所示。晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為U2和U2。工作原理第1階段〔0~ωt1〕：這階段u2在正半周期，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位晶閘管VT1和VT2方向串聯(lián)后于u2連接，VT1承受正向電壓為u2/2，VT2承受u2/2的反向電壓；同樣VT3和VT4反向串聯(lián)后與u2連接，VT3承受u2/2的正向電壓，VT4承受u2/2的反向電壓。雖然VT1和VT3受正向電壓，但是尚未觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載沒(méi)有電流通過(guò)，所以Ud=0，id=0。第2階段〔ωt1~π〕：在ωt1時(shí)同時(shí)觸發(fā)VT1和VT3，由于VT1和VT3受正向電壓而導(dǎo)通，有電流經(jīng)a點(diǎn)→VT1→R→VT3→變壓器b點(diǎn)形成回路。在這段區(qū)間里，ud=u2，id=iVT1=iVT3=ud/R。由于VT1和VT3導(dǎo)通，忽略管壓降，uVT1=uVT2=0，而承受的電壓為uVT2=uVT4=u2。第3階段〔π~ωt2〕：從ωt=π開(kāi)場(chǎng)u2進(jìn)入了負(fù)半周期，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，VT1和VT3由于受反向電壓而關(guān)斷，這時(shí)VT1~VT4都不導(dǎo)通，各晶閘管承受u2/2的電壓，但VT1和VT3承受的事反向電壓，VT2和VT4承受的是正向電壓，負(fù)載沒(méi)有電流通過(guò)，ud=0，id=i2=0。第4階段〔ωt2~π〕：在ωt2時(shí)，u2電壓為負(fù)，VT2和VT4受正向電壓，觸發(fā)VT2和VT4導(dǎo)通，有電流經(jīng)過(guò)b點(diǎn)→VT2→R→VT4→a點(diǎn)，在這段區(qū)間里，ud=u2，id=iVT2=iVT4=i2=ud/R。由于VT2和VT4導(dǎo)通，VT2和VT4承受u2的負(fù)半周期電壓，至此一個(gè)周期工作完畢，下一個(gè)周期，充復(fù)上述過(guò)程，單項(xiàng)橋式整流電路兩次脈沖間隔為180°。逆變局部主電路設(shè)計(jì)：如以下圖，它有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由一個(gè)全控器件和一個(gè)二極管反并聯(lián)而成。在直流側(cè)有兩個(gè)相互串聯(lián)的大電容，兩個(gè)電容的中點(diǎn)為直流電源中點(diǎn)。負(fù)載接在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂連接點(diǎn)之間。開(kāi)關(guān)器件設(shè)為V1和V2，當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，輸出為矩形波，Um=Ud/2.剛開(kāi)場(chǎng)V1為通態(tài)，V2為斷態(tài)，給V1關(guān)斷信號(hào)，V2開(kāi)通信號(hào)后，V1關(guān)斷，但由于感性負(fù)載，電流方向不能立即改變，就沿著VD2續(xù)流，直到電流為零時(shí)VD2截止，V2開(kāi)通，電流開(kāi)場(chǎng)反向。依此原理，V1和V2交替導(dǎo)通，VD1和VD2交替續(xù)流。此電路優(yōu)點(diǎn)在于構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用器件少，缺點(diǎn)是輸出交流電壓幅值僅為Ud/2。控制電路的設(shè)計(jì)：控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于逆變電路中功率器件的通斷，通過(guò)對(duì)逆變角的調(diào)節(jié)而到達(dá)對(duì)逆變后的交流電壓的調(diào)節(jié)。我們采用PWM控制方法，進(jìn)展連續(xù)控制，我們采用了SG3525芯片，它是一款專用的PWM控制集成芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精細(xì)基準(zhǔn)源，鋸齒波振蕩器，誤差放大器，比較器，分頻器和保護(hù)電路等。SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反響電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)展比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于構(gòu)造上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。

SG3525的構(gòu)造和工作原理:1.Inv.input(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反響信號(hào)。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端〔引腳9〕相連，可構(gòu)成跟隨器。

2.Noninv.input(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端〔引腳9〕之間接入不同類型的反響網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。

3.Sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。

4.OSC.Output(引腳4)：振蕩器輸出端。

5.CT(引腳5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。

6.RT〔引腳6〕：振蕩器定時(shí)電阻接入端。

7.Discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。

8.Soft-Start(引腳8)：軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只5的軟啟動(dòng)電容。

9pensation(引腳9)：PWM比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反響網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。

10.Shutdown(引腳10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被制止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。

11.OutputA〔引腳11〕：輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。

12.Ground(引腳12)：信號(hào)地。

13.Vc(引腳13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。

14.OutputB〔引腳14〕：輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。

15.Vcc〔引腳15〕：偏置電源接入端。

16.Vref(引腳16)：基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)其中，腳16為SG3525的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以到達(dá)〔5.1±1％〕V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過(guò)流保護(hù)電路。腳5，腳6，腳7內(nèi)有一個(gè)雙門(mén)限比較器，內(nèi)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1及腳2分別為芯片內(nèi)誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器，直流開(kāi)環(huán)增益為70dB左右。SG3525的特點(diǎn)如下：

〔1〕工作電壓范圍寬：8—35V。

〔2〕5.1〔11.0%〕V微調(diào)基準(zhǔn)電源。

〔3〕振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz?—400KHz.

〔4〕具有振蕩器外部同步功能。

〔5〕死區(qū)時(shí)間可調(diào)。

〔6〕內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。

〔7〕具有輸入欠電壓鎖定功能。

〔8〕具有PWM瑣存功能，制止多脈沖。

〔9〕逐個(gè)脈沖關(guān)斷。

〔10〕雙路輸出〔灌電流/拉電流〕：mA(峰值)。各局部功能：a基準(zhǔn)電壓源:基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓VCC可在〔8～35〕V內(nèi)變化，通常采用+15V，其輸出電壓VST＝5.1V，精度±1%，采用溫度補(bǔ)償，作為芯片內(nèi)部電路的電源，也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源，向外輸出電流可達(dá)400mA，沒(méi)有過(guò)流保護(hù)電路。b振蕩電路：由一個(gè)雙門(mén)限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門(mén)限電壓VH=3.9V，低門(mén)限電壓VL=0.9,內(nèi)部橫流源向CT充電，其端壓VC線性上升，構(gòu)成鋸齒波的上升沿，當(dāng)VC=VH時(shí)比較器動(dòng)作，充電過(guò)程完畢，上升時(shí)間t1為：t1=0.67RTCT比較器動(dòng)作時(shí)使放電電路接通，CT放電，VC下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng)VC=VL時(shí)比較器動(dòng)作，放電過(guò)程完畢，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間t2為：t2=1.3RDCT注意：此時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間鋸齒波的根本周期T為:T=t1+t2=(0.67RT+1.3RD)CT振蕩頻率：f=1/TCT和RT是連接腳5和腳6的振蕩器的電阻和電容，RD是于腳7相連的放電電阻的阻值?？刂齐娐穲D：驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)：如圖，我們采用了電氣隔離的光耦合方式。光耦合器〔opticalcoupler，英文縮寫(xiě)為OC〕亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三局部組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管〔LED〕，使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。

光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是70年代開(kāi)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反響電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，到達(dá)精細(xì)穩(wěn)壓目的。我們?cè)谀┒思右粋€(gè)推挽式放大構(gòu)造進(jìn)展電壓電流放大，到達(dá)高輸出電壓，高速，高共模抑制。保護(hù)電路的設(shè)計(jì)：相對(duì)于電機(jī)和繼電器，接觸器等控制器而言，電力電子器件承受過(guò)電流和過(guò)電壓的能力較差，短時(shí)間的過(guò)電流和過(guò)電壓就會(huì)把器件損壞。但又不能完全根據(jù)裝置運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的暫時(shí)過(guò)電流和過(guò)電壓的數(shù)值來(lái)確定器件參數(shù)，必須充分發(fā)揮器件應(yīng)有的過(guò)載能力。因此，保護(hù)就成為提高電力電子裝置運(yùn)行可靠性必不可少的重要環(huán)節(jié)。主電路的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)所謂過(guò)壓保護(hù)，即指流過(guò)晶閘管兩端的電壓值超過(guò)晶閘管在正常工作時(shí)所能承受的最大峰值電壓Um都稱為過(guò)電壓，其電路圖見(jiàn)圖3.3圖3.3產(chǎn)生過(guò)電壓的原因一般由靜電感應(yīng)、雷擊或突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起。其中，對(duì)雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓，需在變壓器的初級(jí)側(cè)接上避雷器，以保護(hù)變壓器本身的平安；而對(duì)突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起的過(guò)電壓，一般發(fā)生在交流側(cè)、直流側(cè)和器件上，因而，下面介紹單相橋式全控整流主電路的電壓保護(hù)方法。交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓產(chǎn)生過(guò)程：電源變壓器初級(jí)側(cè)突然拉閘，使變壓器的勵(lì)磁電流突然切斷，鐵芯中的磁通在短時(shí)間內(nèi)變化很大，因而在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出很高的瞬時(shí)電壓。保護(hù)方法：阻容保護(hù)直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓產(chǎn)生過(guò)程：當(dāng)*一橋臂的晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)突然因果載使快速熔斷器熔斷時(shí)，由于直流住電路電感中儲(chǔ)存能量的釋放，會(huì)在電路的輸出端產(chǎn)生過(guò)電壓。保護(hù)方法：阻容保護(hù)主電路的過(guò)電壓保護(hù)晶閘管的保護(hù)電路1.晶閘管過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電流保護(hù)第一種是采用電子保護(hù)電路，檢測(cè)設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當(dāng)輸出電壓或輸入電流超過(guò)允許值時(shí)，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值。第二種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件，例如，R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。我們這次的課程設(shè)計(jì)采用的是第二種保護(hù)電路?！?〕晶閘管變流裝置的過(guò)電流保護(hù)晶閘管變流裝置運(yùn)行不正常或者發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過(guò)電流，過(guò)電流分過(guò)載和短路兩種情況，由于晶閘管的熱容量較小，以及從管心到散熱器的傳導(dǎo)途徑中要遭受到一系列熱阻，所以一旦過(guò)電流，結(jié)溫上升很快，特別在瞬時(shí)短路電流通過(guò)時(shí)，內(nèi)部熱量來(lái)不及傳導(dǎo)，結(jié)溫上升更快，晶閘管承受過(guò)載或短路電流的能力主要受結(jié)溫的限制?？捎米鬟^(guò)電流保護(hù)電路的主要有快速熔斷器，直流快速熔斷器和過(guò)電流繼電器等。在此我們采用快速熔斷器措施來(lái)進(jìn)展過(guò)電流保護(hù)。過(guò)電流保護(hù)采用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(guò)電流保護(hù)措施。在選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：1〕電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓來(lái)確定。2〕電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線中。3〕快熔的值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許值、4〕為保證熔體在正常過(guò)載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。因?yàn)榫чl管的額定電流為10A,快速熔斷器的熔斷電流大于1.5倍的晶閘管額定電流，所以快速熔斷器的熔斷電流為15A。晶閘管變流裝置的過(guò)電壓保護(hù)電力電子裝置中可能發(fā)生的過(guò)電壓分為外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓兩類。外因過(guò)電壓主要來(lái)自雷擊和系統(tǒng)中的操作過(guò)程等外部原因，內(nèi)因過(guò)電壓主要來(lái)自電力電子裝置內(nèi)部器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程，過(guò)電壓保護(hù)有避雷器保護(hù)，利用非線性過(guò)電壓保護(hù)元件保護(hù)，利用儲(chǔ)能元件保護(hù)，利用引入電壓檢測(cè)的電子保護(hù)電路作過(guò)電壓保護(hù)。在此我們采用儲(chǔ)能元件保護(hù)即阻容保護(hù)。單相阻容保護(hù)的計(jì)算公式如下：〔3-2〕〔3-3〕S:變壓器每相平均計(jì)算容量〔VA〕U：變壓器副邊相電壓有效值〔V〕i%:變壓器激磁電流百分值U%：變壓器的短路電壓百分值。當(dāng)變壓器的容量在〔10----1000〕KVA里面取值時(shí)i%=〔4----10〕在里面取值，U%=〔5----10〕里面取值。電容C的單位為μF，電阻的單位為歐姆，電容C的交流耐壓≥1.5UU：正常工作時(shí)阻容兩端交流電壓有效值。根據(jù)公式算得電容值為4.8μF,交流耐壓為165V，電阻值為12.86Ω，在設(shè)計(jì)中我們?nèi)‰娙轂?μF，電阻值為13Ω。電流上升率、電壓上升率的抑制保護(hù)電流上升率di/dt的抑制晶閘管初開(kāi)通時(shí)電流集中在靠近門(mén)極的陰極外表較小的區(qū)域，局部電流密很大，然后以0.1mm/μs的擴(kuò)展速度將電流擴(kuò)展到整個(gè)陰極面，假設(shè)晶閘管開(kāi)通時(shí)電流上升率di/dt過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在適宜的范圍內(nèi)。其有效方法是在晶閘管的陽(yáng)極回路串聯(lián)入電感。如以下圖:串聯(lián)電感抑制回路電壓上升率du/dt的抑制加在晶閘管上的正向電壓上升率du/dt也應(yīng)有所限制,如果du/dt過(guò)大由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流，該電流可以實(shí)際上起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管誤導(dǎo)通。

為抑制du/dt的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián)R-C阻容吸收回路。如以下圖：并聯(lián)R-C阻容吸收回路元器件及電路參數(shù)的計(jì)算：1〕整流輸出電壓的平均值可按下式計(jì)算===〔2-1〕當(dāng)α=0時(shí)，取得最大值100V即=0.9=100V從而得出=111V，α=90o時(shí)，=0。α角的移相范圍為90o。2〕整流輸出電壓的有效值為==111V〔2-2〕3〕整流電流的平均值和有效值分別為〔2-3〕〔2-4〕4)在一個(gè)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(fù)對(duì)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(guò)每個(gè)晶閘管的電流平均值和有效值分別為：〔2-5〕〔2-6〕5)晶閘管在導(dǎo)通時(shí)管壓降=0,故其波形為與橫軸重合的直線段；VT1和VT2加正向電壓但觸發(fā)脈沖沒(méi)到時(shí)，VT3、VT4已導(dǎo)通，把整個(gè)電壓加到VT1或VT2上，則每個(gè)元件承受的最大可能的正向電壓等于;VT1和VT2反向截止時(shí)漏電流為零，只要另一組晶閘管導(dǎo)通，也就把整個(gè)電壓加到VT1或VT2上，故兩個(gè)晶閘管承受的最大反向電壓也為。元器件的選取由于單相橋式全控整流帶電感性負(fù)載主電路主要元件是晶閘管，所以選取元件時(shí)主要考慮晶閘管的參數(shù)及其選取原則。1).晶閘管的主要參數(shù)如下：當(dāng)α=0時(shí)，取得最大值100V即=0.9=100V從而得出=111V，α=90o時(shí)，=0。α角的移相范圍為90o。晶閘管承受最大電壓為考慮到2倍裕量，取400V.因?yàn)?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應(yīng)大于20A.在本次設(shè)計(jì)中我選用4個(gè)KP20-4的晶閘管.性能指標(biāo)分析整流電路的性能常用兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)來(lái)衡量：一個(gè)是反映轉(zhuǎn)換關(guān)系的用整流輸出電壓的平均值表示；另一個(gè)是反映輸出直流電壓平滑程度的，稱為紋波系數(shù)。1)整流輸出電壓平均值===〔2-14〕2)紋波系數(shù)紋波系數(shù)用來(lái)表示直流輸出電壓中相對(duì)紋波電壓的大小，即〔2-15〕電路仿真1SIMULINK仿真軟件介紹Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、構(gòu)造和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用Simulink。模型圖：仿真電路翻開(kāi)新建模型窗口，將所需元件模塊從模塊庫(kù)中拖入新建模型窗口并改名，設(shè)定有關(guān)參數(shù)后將各模塊庫(kù)連接組成仿真模型，如以下圖4-2所示，設(shè)置好各模塊參數(shù)，點(diǎn)擊下拉菜單仿真