單相橋式全控整流電路課程設(shè)計

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12

引言……………1主要任務(wù)………………………12.1工作原理……………………12.1.1單相橋式全控整流電路帶在阻感負載時的電路及其波形………………12.1.2單相橋式全控整流電路帶在阻感負載時的工作原理……22.2整流電路的參數(shù)計算………22.3觸發(fā)電路的設(shè)計……………43

電路仿真………………………43.1MATLAB軟件介紹……………3.2仿真圖………………………54.真結(jié)果及分析………………74.1仿真結(jié)果………………………74.2仿真結(jié)果分析………………75

總結(jié)…………7參考文獻…………8致謝………………9.

.1言整流電路（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。整流電路的分類（1）按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。（2）按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。（3）按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。（4）按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，分為單拍電路和雙拍電路。交流-直流變流器又稱整流器、AC-DC流器，其作用是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，一般也稱整流，并且在整流的同時還對直流電壓電流進行調(diào)節(jié)，以符合用電設(shè)備的要求。整流電路的仿真可以用powersys型庫中的二極管和晶閘管等模塊來構(gòu)建，對三相整流電路模型庫中有6-pulsediode、6-pulsethyristorbridge、universalbridge等模塊可以調(diào)用使用這些模塊可以使仿真更方便。復(fù)雜的大功率多相整流器可以在三相橋的基礎(chǔ)上構(gòu)建。2.要任務(wù)2.1作原理2.1.1單相橋式全控整流電路帶阻感負載時的電路（如圖1）及其波形（如2）圖單相橋全控整流電路帶阻感負載時電路圖.

1,42,31,4.1,42,31,4OOi

I

wtwti

VT

O

I

wti

VTVT

OOiOI

I

I

wtwtwtO

wt圖2

單相橋式全控整流電路阻感負載時的波形圖2.1.2單相橋式全控整流電路帶阻感負載時的電路工作原理在電源電壓u半周期間，VT1、VT4承正向電壓，若在ωt=時觸發(fā)，2VT1、VT4導(dǎo)通，電流VT1、負載VT4和T二次側(cè)形成回路，但由于大電感的存在，u過零變負時，電感上的感應(yīng)電動勢使、VT4繼續(xù)導(dǎo)通，直到VT2、2VT3被觸發(fā)導(dǎo)通時VT1、VT4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u2半周期間，晶閘管VT2、VT3受正向電壓，在ωt=π+α時觸發(fā)，、VT3導(dǎo)通，承受反相電壓截止，負載電流從VT1、VT4中換流至VT2、VT3，在ωt=2π時，電壓u過零，VT2、VT3因電感中的感應(yīng)2電動勢一直導(dǎo)通，直到下一個周期VT1、VT4導(dǎo)通時，VT2、VT3因加反向電壓才截止。值得注意的是，只有當α≤時，負載電流i連續(xù)，當α＞時，d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0~π/2.2.2流電路參數(shù)計算設(shè)計條件：電源電壓：交流150HZ輸出功率500.

12d2dN222N1.12d2dN222N1觸發(fā)阻感負載

（1）整流電路一次側(cè)電壓整流電路二次側(cè)電壓（2）整流輸出電壓平均值

220V100V0.9Ucos

0.9cos30V

（2-2-1）（3）選用的電阻阻值為

U277.94dP500

（2-2-2）（4）變壓器上二次側(cè)電流有效值II

U77.9412.25

AA

（2-2-3）（5）晶閘管上電流有效值I

I

II

（2-2-4）晶閘管上電流平均值I

12

IA

（2-2-5）晶閘管上最大正反向電壓2U晶閘管額定電壓

U2U(282.84424.26)V晶閘管額定電流I(4.77（6）變壓器的選取

（2-2-6）（2-2-7）變壓器額定容量

IVA

(2-2-8)變壓器額定電壓

U

UU

(2-2-9)變壓器應(yīng)選變比為

K

U220VU100V

(2-2-10)（7）觸發(fā)脈沖時間

13050360

0.0017s

(2-2-11).

g.gT

2

13050360

0117s

(2-2-12)2.3發(fā)電路設(shè)計晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等發(fā)電路對其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖要求：（1）觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。（2）觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流由晶閘管的門極伏安特性曲線可知型號的晶閘管的門極伏安特性的分散性很大以規(guī)定晶閘管元件的門及極阻值在某高阻和低阻之間可能算是合格的產(chǎn)品閘管期間出廠時標注的門極觸發(fā)電I極觸發(fā)電是指該型號的所有合格器件都能按觸發(fā)導(dǎo)電的最小門極電流壓值以在接近坐標原點處以觸發(fā)脈沖應(yīng)一定的寬度且脈沖前沿應(yīng)盡可能陡晶閘管的觸發(fā)是有一個過程就是晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時間有當晶閘管的陽極電流即主回路電流上升到晶閘管的擎住電流以上時閘管才能導(dǎo)通以觸發(fā)應(yīng)有足夠的寬度才能保證被觸發(fā)的晶閘管可靠的導(dǎo)通于電感性負載沖的寬度要寬些，一般50HZ，18度電度角，為了可靠的，快速的觸發(fā)大功率晶閘管，常常在觸發(fā)脈沖的前沿疊加上一個觸發(fā)脈沖。3.路的仿真3.1MATLAB軟件介紹MATLAB是一種科學計算軟件。是Matrix（矩陣實驗室）的縮寫這是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計算語言由于它使用方便輸入便捷，運算高效，適應(yīng)工作人員的思維方式，并且有繪圖功能，有用戶自行擴展的空間因此特別受到用戶的歡迎使它成為在科技界廣為使用的軟件也在國內(nèi)外高校教學和科學研究的常用軟件。MATLAB由美國公司于1984年開始推出，歷經(jīng)升級，到2001年已經(jīng)有了6.0版現(xiàn)在MATLAB6.1、6.5、7.0都已相繼面世。1993年出現(xiàn)了SIMULINK于框圖的仿真平臺掛接在MATLAB環(huán)境上MATLAB的強大計算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算SIMULINK供了各種仿真工具尤其是它不斷擴展的內(nèi)容豐富的模塊庫為系統(tǒng)的仿真提供了.

.極大便利。在SIMULINK平臺上，拖拉和連接典型模塊就可以繪制仿真對象的模型框圖，并對模型進行仿真。在SIMULINK平臺上，仿真模型的可讀性很強，這就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函數(shù)仿真時，需要熟悉記憶大量M函數(shù)的麻煩，對廣大工程技術(shù)人員來說，這無疑是最好的福音?，F(xiàn)在的MATLAB都同時捆綁了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不斷地升級，從1993年的MATLAB4.0/SIMULINK1.0到2001年的MAT-LAB6.1/SIMULINK4.1版，年即推出了MATLAB6.5/SIMULINK5.0版MATLAB經(jīng)不再是單純的矩陣實驗室了，它已經(jīng)成為一個高級計算和仿真平臺。3.2真圖3.2.1單相橋式全控整流電路阻感負載MATLAB模單相橋式全控整流電路阻感負載仿真電路圖如圖圖3單橋式全控整流電路阻負載仿真電路圖3.2.2參數(shù)設(shè)置.

.圖4脈觸發(fā)1的數(shù)設(shè)置

圖5

脈沖觸發(fā)2的數(shù)設(shè)置圖6電及電感的參數(shù)設(shè)置

圖7電的參數(shù)設(shè)置.

.4.真結(jié)果及析4.130的真結(jié)果圖8圖8

30真結(jié)果4.2真結(jié)果析從上面的仿真結(jié)果可以看出，仿真的結(jié)果與理論分析的結(jié)果基本一致：第一帶阻-感負載時一對橋臂導(dǎo)通使另一對橋臂的兩個晶閘管承受反壓而關(guān)斷，每周期換相兩次。第二，帶阻-感負載時，電流變化很小，這時由于電感對負載電流起到了平波的作用。第三，帶阻-感負載時，電流逐漸增大，經(jīng)過幾個周期后達到穩(wěn)態(tài)，電路的工作情況與理論分析基本一致。5總結(jié)單相橋式全控整流電路（阻-感性負載）與單相半波整流電路仿真波形相比較，輸出的電壓和電流波形頻率都提高了約一倍，流過每個晶閘管的平均電流Idt只有負載平均電流的一半變壓器二次側(cè)電流I2的波形是對稱的正負矩形波，而晶閘管承受的最大正反向電壓則和單相半波可控整流電流一樣。.

.參考文獻[1]王兆安.電力電子技術(shù).機械工業(yè)出版社.2009[2]李傳琦.電力電子技術(shù)計算機仿真實驗.電子工業(yè)出版社.2005[3]洪乃剛.電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的仿真.機械工業(yè)出版社2006[4]鐘炎平.電力電子電路設(shè)計