課程設(shè)計--------單相半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計(阻感負載)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　學(xué) 院： 信息與通信工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　題 目： 單相半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計 </p><p>　?。ㄗ韪胸撦d）

2、 </p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（無續(xù)流二極管） </p><p>　　假設(shè)負載電流因電感足夠大

3、而平直，當(dāng)電源u2正半波，在=時觸發(fā),VT1后VT1、VT2導(dǎo)通，電流通路為A- VT1-L-R- VT2-B,電流由電源提供；當(dāng)=后，電源電壓u2經(jīng)零變負，但由于電感電勢的作用，電流仍將繼續(xù)，電感通過R-VD1-VT1回路放電。在=處，二極管VD2電流給VD1，電流iVD2及i2終止，在=～（+）區(qū)間電流由電感釋放電能提供。</p><p>　　當(dāng)=（+）時觸發(fā)VT2導(dǎo)通，由于VT2的導(dǎo)通才能使VT1承受反壓而

4、關(guān)斷，其后的工作過程與前半周類似。由此可見，VT1觸發(fā)導(dǎo)通后，需VT2的觸發(fā)導(dǎo)通才能關(guān)斷。因此流過晶閘管的電流在一個周期內(nèi)各占一半，其換流時刻由門極觸發(fā)脈沖決定；而二極管VD1、VD2的導(dǎo)通與關(guān)斷僅由電源電壓的正負半波決定，在=n(n為正整數(shù))處換流，所以單相半控橋式整流電路電感負載時各元件導(dǎo)通角均為1800，電源在區(qū)間內(nèi)停止對負載供電。</p><p>　　半控橋式整流電路中的整流二極管VD1、VD2本身兼有續(xù)

5、流二極管的作用，因此電路中不需另加續(xù)流二極管。但如果在工作中出現(xiàn)異常，比如VT2的觸發(fā)脈沖消失，則VT1由于電感續(xù)流作用將不能關(guān)斷，等到下一個正半波到來時，VT1無需觸發(fā)仍繼續(xù)導(dǎo)通，結(jié)果是：一只晶閘管與兩只二極管之間輪流導(dǎo)電，其輸出電壓失去控制，這種情況稱之為“失控”。失控時的的輸出電壓相當(dāng)于單相半波不可控整流時的電壓波形。在失控情況下工作的晶閘管由于連續(xù)導(dǎo)通很容易因過載而損壞。因為半導(dǎo)體本身具有續(xù)流作用，半控電路只能將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

6、流電能，而直流電能不能返回到交流電能中去，即能量只能單方向傳遞。同理，帶續(xù)流二極管的全控電路能量也只能單方向傳遞。</p><p>　　圖1-2 主電路典型的實際輸出波形</p><p>　　圖1-3 主電路典型的理論輸出波形</p><p>　　圖1-4 觸發(fā)信號波形</p><p>　　2、單相半控橋式晶閘管可控整流電

7、路（阻感負載）（有續(xù)流二極管）</p><p>　　為了防止這種失控現(xiàn)象，仍須在半控橋式電路中加上續(xù)流二極管，可以在負載側(cè)并聯(lián)一個續(xù)流二極管D3。加了續(xù)流二極管的單相橋式半控電路如圖2－1所示。其輸出電壓波形與不加續(xù)流管時相同，原先流經(jīng)橋臂元件的續(xù)流電流現(xiàn)都轉(zhuǎn)移到續(xù)流二極管D3上。迫使晶閘管與二極管串聯(lián)電路中的電流小到維持電流以下使晶閘管關(guān)斷。續(xù)流二極管后的輸出電壓與不加時相同，但流過晶閘管的和二極管的電流波形不

8、同。有續(xù)流二極管VD時，續(xù)流過程由VD完成，在續(xù)流階段晶閘管關(guān)斷，這就避免了某一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，少了一個管壓降，有利于降低損耗。</p><p>　　圖2-1 阻感性負載（有續(xù)流二極管）的主電路</p><p>　　圖2-2 主電路典型的實際輸出波形</p><p>　　圖2-3 主

9、電路典型的理論輸出波形</p><p>　　圖2-4 觸發(fā)信號波形</p><p><b>　　二、基本電量計算</b></p><p>　　1. 通過變壓器副邊繞組的電流有效值I2</p><p>　　2. 流過晶閘管和整流管的電流平均值和有效值分別為</p><p><b>

10、;　　二、參數(shù)計算</b></p><p>　　1、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（無續(xù)流二極管）</p><p>　　1）電源電壓：交流100V/50Hz；</p><p>　　2）輸出功率：500W；</p><p>　　3）移相范圍：0°～180°。</p><p>&

11、lt;b>　　輸出電壓平均值：</b></p><p><b>　　U=0.9U2</b></p><p><b>　　輸出電流平均值：</b></p><p><b>　　= Ud/R</b></p><p>　　流過晶閘管電流有效值</p>

12、<p><b>　　I= /</b></p><p><b>　　波形系數(shù)：</b></p><p><b>　　K= I/=/2</b></p><p>　　交流側(cè)相電流的有效值:</p><p><b>　　I=·I</b><

13、/p><p>　　令0時，U2=100V，P出=500W。</p><p>　　Ud=0.9U2(1+)/2=90V，</p><p>　　P出=Ud2/R,得R=16.2，取R=20。</p><p>　　Id=P出/Ud=5.56A，</p><p>　　Kf=IVT/ Id=/2=0.707，</p>

14、<p>　　晶閘管的額定電流為：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍電流安全儲備，并考慮晶</p><p>　　閘管元件額定電流系列取5A。</p><p>　　晶閘管元件額定電壓U2=100=141.4V，取2～3倍電壓安全儲備，并考慮晶閘管額定電壓系列取300V。</p><p>　　所以選擇晶閘管和二極管的額定電壓為 300V,額定電流為5

15、A的，電感取無窮大，L=150H，R=20。</p><p>　　2、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（有續(xù)流二極管）</p><p>　　1）電源電壓：交流100V/50Hz；</p><p>　　2）輸出功率：500W；</p><p>　　3）移相范圍：0°～180°。</p><p&g

16、t;<b>　　輸出電壓平均值：</b></p><p><b>　　U=0.9U2</b></p><p><b>　　輸出電流平均值：</b></p><p><b>　　= Ud/R</b></p><p>　　流過晶閘管電流有效值：</p&g

17、t;<p><b>　　I= /</b></p><p><b>　　波形系數(shù)：</b></p><p><b>　　K= I/=/2</b></p><p>　　交流側(cè)相電流的有效值:</p><p><b>　　I=·I</b>

18、</p><p><b>　　續(xù)流管電流有效值：</b></p><p><b>　　I=·I</b></p><p>　　令0時，U2=100V,P出=500W。</p><p>　　Ud=0.9U2(1+)/2=90V，</p><p>　　Id=P出/Ud=5

19、.56A，</p><p>　　Kf=IVT/ Id=/2=0.707，</p><p>　　晶閘管的額定電流為：IT= Kf Id/1.57=2.5A,取2倍電流安全儲備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取5A。</p><p>　　晶閘管元件額定電壓U2=100=141.4V，取2～3倍電壓安全儲備，并考慮晶閘管額定電壓系列取300V。</p><

20、;p><b>　　令時，</b></p><p>　　IVT= Id=Id=5.56A時，</p><p>　　此時流過續(xù)流二極管的電流最大為5.56A，取2倍電流安全儲備，并考慮晶閘管元件額定電流系列取20A。</p><p>　　續(xù)流二極管兩端的最大電壓為Ud=90V, 取2～3倍電壓安全儲備，并考慮晶閘管額定電壓系列去200V。所以

21、選擇續(xù)流二極管額定電壓為 200V,額定電流為20A的晶閘管和二極管，電感取無窮大，L=150H，R=20。</p><p>　　三、仿真電路及仿真結(jié)果</p><p>　　阻感負載（無續(xù)流二極管）仿真電路圖與仿真結(jié)果波形圖：</p><p>　　阻感負載（有續(xù)流二極管）仿真電路圖與仿真結(jié)果波形圖：</p><p><b>　　四、

22、課程設(shè)計心得</b></p><p>　　一周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。</p><p>　　課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真

23、的進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)．</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，本人在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次電機拖動設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏固與擴充了電機拖動等設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。</p><