单相半控桥式晶闸管可控整流电路(阻感负载).docx

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1、西安交通工程学院电力电子技术课程设计报告题目：单相半控桥式晶闸管可控整流电路阻感负载专业班级: 电气工程及其自动化 1402 班姓名：张容畅 吕涛 李邦时间：2023 年 12 月 16 日指导教师：贾亚娟完成日期：2023 年 12 月 30 日设计任务书1. 设计目的与要求1.1 设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路阻感负载无续流二极管设计要求：（1） 电源电压：沟通 100V/50Hz；（2） 输出功率：500W；3移相范围：0180。1.2 设计一个单相半控桥式晶闸管可控整流电路阻感负载有续流二极管设计要求：（1） 电源电压：沟通 100V/50Hz；（2） 输出功率：500W；3移

2、相范围：0180。2. 设计内容（1） 依据课程设计题目，收集相关资料，并设计出主电路和掌握电路；（2） 用 MATLAB 软件对设计的电路进展仿真；（3） 撰写课程设计报告，并画出主电路、掌握电路的原理图，说明其工作原理以及选择元件参数，绘制主电路和触发电路的波形，并给出仿真波形，对仿真结果进展分析，附参考资料。3. 编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。4. 辩论在规定时间内，完成表达并答复以下问题。名目1 引言12 总体设计方案12.1 设计思路12.1.1 单相半控桥式晶闸管可控整流电路掌握流程12.2 总体设计框图23 设计原理分析23.1 单相半控桥式晶闸管

3、可控整流电路阻感负载无续流二极 23.2 单相半控桥式晶闸管可控整流电路阻感负载有续流二极管 34 参数选择44.1 整流元件选择44.1.1 晶闸管构造45 总结与体会6参考文献 7单相桥式半控整流电路摘要: 电力电子技术课程设计是在教学及试验根底上，对课程所学理论学问的深化和提高。本次课程设计要完成单相桥式半控整流电路的设计，对电阻负载供电，并使输出电压在0 到 180 伏之间连续可调，由于是半控电路，因此会用到晶闸管。此外，还要用MATLAB 对设计的电路进展建模并仿真，得到电压与电流波形，对结果进展分析。关键词: 半控；整流；晶闸管；续流二极管1 引言随着社会科学技术的进展，电力电子技

4、术应用越来越广泛。最早成功的是高压直流输电，1986 年美国电力科学争论院提出了敏捷沟通输电的概念，相应消灭了统一潮流掌握器等多种设备。电力电子设备和系统逐步投入运行，大幅度提高了电力系统的稳定水平， 产生巨大效益。在节能方面，通过变频器、节能灯、开关电源等，产生了比较明显的节能效果。电力电子是解决能源问题的关键技术，它对源的开发、转化、输送、储存和利用等各方面发挥着重要的作用。2 总体设计方案2.1 设计思路单相桥式半控整流电路的工作特点是晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。单相桥式整流电路在感性负载电流连续时，当相控角90 时，可实现将直流电返送至沟通电网的有源逆

5、变。在有源逆变状态工作时，相控角不应过大，以确保不发生换相换流失败事故。2.1.1 单相半控桥式晶闸管可控整流电路掌握流程单相半控桥式晶闸管可控整流电路掌握系统流程图如图 1 所示。驱动触发电路输入过电流保护整流主电路输出过压保护图 1 单相半控桥式晶闸管可控整流电路掌握系统流程图22.2 总体设计框图单相电压输出变压器整流主电路单相半控桥式晶闸管可控整流电路设计原理框图如图 2 所示负载图 2 单相半控桥式晶闸管可控整流电路设计原理框图3 设计原理分析3.1 单相半控桥式晶闸管可控整流电路阻感负载无续流二极管图 3阻感性负载无续流二极管的主电路假设负载电流因电感足够大而平直，当电源 u2 正

6、半波，在wt = 时触发 VT1后，VT1、VT2 导通，电流通路为A- VT1-L-R- VT2-B,电流由电源供给；当wt =后，电源电压 u2 经零变负，但由于电感电势的作用，电流仍将连续，电感通过 R-VD1-VT1 回路放电。在wt =p 处，二极管VD2 电流给 VD1，电流iVD2 及i2 终止，在wt =p p + 区间电流由电感释放电能供给。当wt = p + 时触发 VT2 导通，由于 VT2 的导通才能使 VT1 承受反压而关断，其后的工作过程与前半周类似。由此可见，VT1 触发导通后，需 VT2的触发导通才能关断。因此流过晶闸管的电流在一个周期内各占一半，其换流时刻由门

7、极触发脉冲打算；而二极管 VD1、VD2 的导通与关断仅由电源电压的正负半波打算，在 t=n(n 为正整数)处换流，所以单相半控桥式整流电路电感负载时各元件导通角均为 1800，电源在区间内停顿对负载供电。半控桥式整流电路中的整流二极管 VD1、VD2 本身兼有续流二极管的作用， 因此电路中不需另加续流二极管。但假设在工作中消灭特别，比方 VT2 的触发脉冲消逝，则 VT1 由于电感续流作用将不能关断，等到下一个正半波到来时， VT1 无需触发仍连续导通，结果是：一只晶闸管与两只二极管之间轮番导电，其输出电压失去掌握，这种状况称之为“失控”。失控时的的输出电压相当于单相半波不行控整流时的电压波

8、形。在失控状况下工作的晶闸管由于连续导通很简洁因过载而损坏。由于半导体本身具有续流作用，半控电路只能将沟通电能转变为直流电能，而直流电能不能返回到沟通电能中去，即能量只能单方向传递。同理， 带续流二极管的全控电路能量也只能单方向传递。3.2 单相半控桥式晶闸管可控整流电路阻感负载有续流二极管图 5 阻感性负载有续流二极管的主电路图 6 阻感性负载有续流二极管的主电路 波形图为了防止这种失控现象，仍须在半控桥式电路中加上续流二极管，可以在负载侧并联一个续流二极管 D3。加了续流二极管的单相桥式半控电路如图 21 所示。其输出电压波形与不加续流管时一样，原先流经桥臂元件的续流电流现都转移到续流二极

9、管 D3 上。迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流小到维持电流以下使晶闸管关断。续流二极管后的输出电压与不加时一样，但流过晶闸管的和二极管的电流波形不同。有续流二极管VD 时，续流过程由VD 完成，在续流阶段晶闸管关断，这就避开了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时，续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。4 参数选择4.1 整流元件的选择4.1.1 晶闸管构造晶闸管是大功率的半导体器件，从总体构造上看，可区分为管芯及散热器两大局部，分别如以下图 7 (a)、(b)、(c)所示图 7 晶闸管管芯及符号表示图管芯是晶闸管的本体局部，由半导体材料构成，具有 3 个与

10、外电路可以连接的电极：阳极A，阴极K 和门极或掌握极G。晶闸管管芯的内部构造如图 8 所示，是一个四层P1N1P2N2三端A、K、G的功率半导体器件。它是在 N 型的硅基片N1的两边集中 P 型半导体杂质层P1、P2，形成两个 PN 结 J1、J2 。再在P2 层内集中 N 型半导体杂质层 N2 又形成另一个 PN 结J3。然后在相应的位臵放臵钼片作电极，引出阳极A，阴极K 和门极 G，形成了一个四层三段的大功率电子元件。这个四层半导体器件由于三个 PN 结的存在， 打算了它的可控导通特性。图 8 晶闸管内部构造图5 总结与体会这次的课程设计中不仅检验了我所学习的学问，也培育了我如何去把握一件

11、事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。课程设计是我们专业课程学问综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今日认真的进展课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔驰打下坚实的根底通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际学问进展一次电力电子设计工作的实际训练从而培育和提高学生独立工作力量，稳固与扩大了电力电子设计等课程所学的内容，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的力量也有了提高。在这次设计过程中，表达出自己单独设计的力量以及综合运用学问的力量， 体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中觉察自己寻常学习的缺乏和薄弱环节，从而加以弥补。参考文献1王兆安，刘进军.电力电子技术M.北京：机械工业出版社，2023 2马建国，孟宪元.电子设计自动化技术根底M.清华大学出版社,2023 3王锁萍.电子设计自动化教程M.四川：电子科技大学出版社，2023 4.康华光.电子技术根底第五版.北京：高等教育出版社，20235周克宁.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2023 6陈坚.电力电子学.北京：高等教育出版社，2023