单相半控桥式晶闸管整流电路的设计VIP

学号：上课时间制定计策标题单相半控制桥晶闸管整流电路设计(包括速流二极管) (电阻载荷)学院自动化转业自动化半级100 .班姓氏指导教师许香林2012年12月亮29工作课程设计的性质和目的性格：电气信息专业的必要实践环节。目的：1、培养学生综合利用知识解决问题的能力和实际能力。加深对2，电力电子技术过程基本理论的理解。3、初步掌握电力电子电路设计方法。两门课程设计内容：单相半控制桥晶闸管整流电路设计，含回流二极管(电阻负载)设计准则：1，电源电压：交流100V/50Hz2，输出：500瓦3，相移范围0-180三个课程设计的基本要求1、2人1人，按学号组合；2、根据课程设计主题收集相关数据，主电路设计，控制电路；3、使用MATLAB/Simulink模拟设计电路；4、编写课程设计报告主电路、控制电路图、主电路的工作原理说明、选择组件参数、说明控制电路的工作原理、绘制主电路的典型波形、绘制触发信号(驱动信号)波形、说明模拟过程中遇到的问题和解决问题的方法、包括参考资料；5、通过答复。摘褥子电力电子技术课程设计是在教育和实验的基础上深化和提高课程中所学的理论知识。该过程完成了单相桥半控制整流电路设计，为电阻负载供电，允许输出电压在0 180伏之间持续调整，由于是半控制电路，因此使用晶闸管和功率二极管。另外，使用MATLAB对设计的电路进行建模和模拟，获得电压和电流波形并分析结果。关键字：半控制整流器晶闸管目录1设计的基本要求11.1设计的主要参数和要求：11.2设计的主要功能12整个系统22.1主电路结构和工作原理22.2参数计算23硬件电路43.1系统范围的方块图43.2驱动程序电路43.2.1驱动程序电路方案43.2.2驱动程序电路设计53.3保护电路73.3.1变压器二次熔断器73.3.2晶闸管保护电流73.4触发电路84选择组件94.1晶闸管94.1.1晶闸管结构和工作原理94.1.2选择晶闸管114.2功率二极管115 MATLAB建模和仿真136经验16参考文献171设计的基本要求1.1设计的主要参数和要求：设计规范：1，电源电压：交流100V/50Hz2，输出：500瓦3，相移范围0-1801.2设计的主要功能单相桥式半控制整流电路的特点是晶闸管触发传导功能，整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然传导。单相桥式整流电路在感应负载电流连续的情况下，当相位控制角度90时，可以实现将交流电源转换为直流电源的相位控制整流。90可以实现将直流返回交流电网的有源逆变器。在有源逆变状态下工作时，相位角度不能太大，以免发生整流(转换器)故障事故。没有重排二极管的电路具有自重排功能，但出现异常时，一个晶闸管和两个二极管交替传导，如果输出电压不受控制，则称为“无法控制”。不可控状态下的输出电压等于单相半波不可控整流的电压波形。在失控状态下工作的晶闸管由于连续导通，过载容易损坏。由于半导体本身起到二流作用，半控制电路只能将交流电源转换为直流电源，直流电源不能恢复为交流电源。也就是说，能量只能向单个方向传递。具有回流二极管的电路具有电路简单、调节方便、组件使用少、不可控的优点。此外，在变速期间，对于导电电路，只有一个管压降，管压降小于一个，有助于减少损失。2整个系统2.1主电路结构和工作原理单相桥式半控制整流电路具有电路简单、易于调整、使用组件少的优点，但具有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。使用的电路图如下图2.1所示。图2.1主电路线路图Th1和D1在交流输入电压U2的0.5周(a-端)接收正电压。引入晶闸管Th1的触发信号后，Th1和D1传导电流的路径为U2 Th1RD1u2-。此时Th2和D1可以承受反向电压，所以现在。同样，Th2和D2在电压U2的负伴奏下接收正向电压。当晶闸管Th2引入触发信号时，Th2和D2传导，电流的路径为u2-Th2RD2u2。Th1和D1是当前状态。与单相半波整流相比，桥式整流电路的输出电压平均大于两倍。2.2参数计算输出电压的平均值：(2-1)=0时，ud=ud0=0.9u=1800时Ud=0。如您所见，角度的相移范围为1800。负载输出的直流电流平均值为(2-2)输出电压平均值：U=0.9U2 (2-3)输出电流平均值：=Ud/R (2-4)过流晶闸管电流有效值：I=/(2-5)波形系数：K=I/=/2 (2-6)交流侧相位电流的有效值： I=I (2-7)电流有效值：I=I (2-8)(2-9)(2-10)(2-11)(2-12)(2-13)0时，U2=220V，P输出=50V10A=500W。Ud=0.9U2(1 )/2=198VId=P输出/Ud=10.8A，Kf=IVT/Id=/2=0.707，晶闸管的额定电流为：IT=Kf Id/1.57=2.5A，采用两倍的电流安全备用，并考虑晶闸管组件额定电流系列的5A。晶闸管零件额定电压U2=100=141.4V，采取2至3倍电压安全备件，并考虑晶闸管额定电压系列的300V。执行指令时，IVT=Id=Id=10.8A、此时，通过二极管的电流最高为10.8安，采取两倍的电流安全储备，在晶闸管部件额定电流系列中考虑20A。在顶出二极管两端，最大电压为Ud=220V，采取2-3倍电压安全备用，并将晶闸管额定电压系列考虑为220V。因此，异见二极管额定电压为220V，额定电流为20A晶闸管和二极管，电感无限，L=150H，R=20。3硬件电路3.1系统范围的方块图单相半控制桥式整流电路设计，我们首先分析电路原理，通过分析，与具体性能指标取得了相应的参数，然后在Matlab仿真软件中建立了仿真模型，仿真模型使用交流输入电源，将晶闸管和二极管用作整流装置，并知道通过持续仿真、调试、持续参数修改，达到了正确的参数要求。系统方块图如下图3.1所示图3.1系统方块图与图3.2所示的波形原理图相对应。图3.2波形结构图3.2驱动程序电路3.2.1驱动电路方案方案1:使用专用集成芯片生成驱动器信号。专用集成芯片在整个系统中非常出色。也就是说，强度高，产生各种干涉不容易。驱动信号的精度高，系统的精度高。简单、高效、易于实施。但是专用集成芯片价格昂贵，不易购买。个人能力专用芯棒产业很难取得效果。场景2:由LM339、ICL8083等组成的驱动电路效果不好，但完全基于硬件，可实现更好运动员的知识利用和能力开发。比较两个方案，我选择方案2。3.2.2驱动程序电路设计晶闸管门极触发信号来自于整流、逆变、交流调压、变频等多种晶闸管电路。带载荷的特性也不相同，例如电阻载荷、电阻-电感载荷、逆电流载荷等。触发电路的要求因情况而异，但基本要求相同，如下所示(a)触发信号必须有足够的功率这些指标显示在产品样品中，因为晶闸管零件的浇口参数分散较大，触发电压、电流水温度影响发生了变化。例如，元件温度为1000C时，会产生操作电流，而电压值在室温下会降低2-3倍。如果组件温度为-400c，则触发电流，电压值在室温下高2-3倍。参考元件出货的实验资料或产品目录，设计触发电路的输出电压、电流值，并保持一定的裕度，以便在各种操作条件下稳定地触发元件。一般来说，触发电流裕量约为触发电流裕量的两倍，触发电压取决于触发电流的大小，但应注意不要超过晶闸管门允许的峰值和平均功率限值。(b)触发脉冲信号必须有一定的宽度触发脉冲的宽度通常应为0.5 ms-1 ms，因为通常晶闸管的传导时间通常在6us以上，所以触发脉冲的宽度必须至少为6us，对于电感负载，电感抑制电流的上升。否则，在脉冲结束时，如果主电路电流没有上升到晶闸管的电流，晶闸管就不会出血，切断状态恢复。称为基极二极管的单结晶体管(UJT)是一种只有PN结和两个电阻接触电极的半导体元件，基板是棒状高阻n型硅片，两端通过欧姆接触诱导两个基极B1和B2。在硅片中间的稍B2侧，用合金方法使p区域已成为ter e。符号和等效电见下图3.3。图3.3单结晶体管符号和等效电路图连接器晶体管的特性如图(a)所示，两个基准极B1和B2之间的电阻称为基准电阻。Rbb=rb1 rb2格式：Rb1第一基座与发射接合之间的电阻，其值已根据发射器电流ie发生变化，rb2是第二基座与发射接合之间的电阻，其值与ie无关。发射结是与二极管等价的PN结。如果在两个三端基B2和B1之间添加正电压Vbb，则a点电压为：va=Rb1/(Rb1 rb2)vbb=(Rb1/rbb)vbb=vbb格式：称为分压比，其值通常在0.3-0.85之间，如果发射极电压VE从0逐渐增大，则可以测量单个结晶体管的伏安特性(见图3.4)图3.4单结晶体管的伏安特性(1)在VeVbb中，发射结向反方向倾斜，管子关闭，发射器只有极小的泄漏电流Iceo。(2)Vevbb VD为二极管的正向电压降(约0.7V)时，PN连接正向传导，Ie大幅增加，Rb1电阻迅速减少，Ve相应减少，这种电压随着电流的增加而减少的特性称为负电阻特性。管道从阻塞区域进入负电阻区域的阈值p称为峰值点、相应的发射极电压和电流、峰值点电压Ip和峰值点电流Ip。交点是正向泄漏电流，即传导单个接头晶体管所需的最小电流。显然Vp=Vbb。(3)发射极电流Ie继续上升，Ve继续下降，下降到v点后，Ve不再下降。此点v称为谷点，相应的发射极电压和电流，谷电压Vv和谷点电流Iv。(4) v过去后，发射器和第一基座之间半导体内的载流量已达到饱和状态，因此当UC继续增加时，ie慢慢上升。显然，Vv是保持单结晶体管传导的最小发射极电压，当变为ve“Vv”时，电子管再次被切断。单结晶体管的主要参数(1)基干电阻Rbb推进剂打开时，基干B1、B2之间的电阻一般为2-10，000欧元，其值随温度升高而增加。(2)分压比由管道内部结构确定，一般为0.3-0.85。(3)eb1之间的反向电压Vcb1 B2打开，额定反向电压Vcb2到基本b1和发射极e之间的反向电压。(4)反向电流Ieo B1打开，额定反向电压Vcb2和eb2之间的反向电流打开。(5)发射极饱和压降Veo最大发射极额定电流下eb1之间的压降。(6)峰值点电流Ip单结晶体管第一次开始导动时，发射极电压为峰值点电压时的发射极电流。单结晶体管电路如图3.5所示，波形图如图3.6所示图3.5单结晶体管触发电路图图3.6触发信号波形3.3保护电路3.3.1变压器二次熔断器使用高速熔断器是电力电子设备中最有效、应用最广泛的过流保护措施。选择快速保险丝时，请考虑以下事项：(1)电压等级应根据保险丝后快速保险丝实际承受的电压确定。(2)电流容量应以访问主电路的方式和连接