单相桥式全控整流电路设计 (纯电阻负载).doc

学号:
0121011360304
课程设计
题目
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)
学院
自动化学院
专业
自动化专业
班级
自动化1003班
姓名
刘冬平
指导教师
许湘莲
2012
年
12
月
29
日
课程设计任务书
学生姓名: 刘冬平专业班级: 自动化1003班
指导教师: 许湘莲工作单位: 武汉理工大学
题目: 单相全控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)
初始条件:1、电源电压:交流100V/50Hz
2、输出功率:500W
3、移相范围0º~180º
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、根据课程设计题目,收集相关资料、设计主电路、控制电路;
2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真;
3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图,说明主电路的工作原理、选择元器件参数,说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形,绘出触发信号(驱动信号)波形,并给出仿真波形,说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法,附参考资料;
5、通过答辩。
时间安排:-
指导教师签名: 年月日
系主任(或责任教师)签名: 年月日
单相桥式全控整流电路的设计
一、
设计方案及原理
原理方框图
触发电路
驱动电路
整流主电路
负载
主电路的设计
电阻负载主电路主电路原理图如下:



(1)在u2正半波的(0~α)区间,晶闸管VT1、VT4承受正向电压,但无触发脉冲,晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0~α区间,4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等,= =1/2u2。
(2)在u2正半波的(α~π)区间,在ωt=α时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通。
(3)在u2负半波的(π~π+α)区间,在π~π+α区间,晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲而处于关断状态,晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。
(4)在u2负半波的(π+α~2π)区间,在ωt=π+α时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通,负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通,电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上,负载上有输出电压(ud=-u2)和电流,且波形相位相同。

电阻负载的参数计算如下:
整流输出电压的平均值可按下式计算
Ud=(1+cos) (1-1)
当α=0时,取得最大值,即= ,取=100V则Ud
=90V,α=180o时,=0。α角的移相范围为180o。
负载电流平均值为
Id=Ud/R=(1+cos)/R (1-2)
(3)负载电流有效值,即变压器二次侧绕组电流的有效值为
I2=U2/R (1-3)
(4)流过晶闸管电流有效值为
IVT= I2/ (1-4)
二、元器件的选择
晶闸管的选取
晶闸管的主要参数如下:
①额定电压UTN
通常取和中较小的,再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时,额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍,以保证电路的工作安全。
晶闸管的额定电压
UTN=(2~3)UTM (2-1)
UTM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
②额定电流IT(AV)
IT(AV) 又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷却条件下,元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中,结温不超过额定结温时,所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。
在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大,只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定,则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。
在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大,只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定,则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。
对于电阻负载的单相桥式全控整流电路计算为:
取U2=100V,当α<90°
当0 o时Ud=100V,P=500W,
由P=U2/R得出R=20
带入(1-2)、(1-3)和(1-4)得,
负载电流I2的有效值,即I2=5A
流过晶闸管的电流有效值IVT=
额定电流IT(AV) =

三、仿真分析与调试
(1) 电阻负载的单相桥式全控整流仿真电路图