單相橋式半控整流器設(shè)計課題報告

單相橋式半控整流器設(shè)計課題報告單相橋式半控整流器設(shè)計課題報告單相橋式半控整流器設(shè)計課題報告評語：成績：評閱人：日期：摘要本次電力電子技術(shù)課程設(shè)計的題目為單相橋式半控整流器設(shè)計。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。整流電路的應(yīng)用十分廣泛，例如直流電動機，電鍍、電解電源，同步發(fā)電機勵磁，通信系統(tǒng)電源等。整流電路可從各種角度進(jìn)行分類，主要分類方法有：按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種；按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路；按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。本文所要設(shè)計的項目就是單相橋式半控整流器的設(shè)計，不同于單相橋式全控整流電路，為了對每個導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需要一個晶閘管就可以了，另一個晶閘管可以用二極管代替，即成為單相橋式半控整流電路。關(guān)鍵詞：整流器，器件選型，仿真，電力電子技術(shù)信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書2014—2015學(xué)年第2學(xué)期專業(yè)：班級：學(xué)號：姓名：課程設(shè)計名稱電力電子技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計題目：單相橋式半控整流器設(shè)計(輸出電壓24V，電流3A)完成期限：設(shè)計依據(jù)、要求及主要內(nèi)容一、設(shè)計依據(jù)設(shè)計參數(shù)：輸出電壓24V、電流3A二、要求及主要內(nèi)容

1．主電路、保護電路、控制電路設(shè)計；

2．主電路元件的參數(shù)計算與選擇；

3．計算整流變壓器參數(shù)、選擇其容量和規(guī)格；

4．主電路中過電壓過電流保護電路的選擇及相應(yīng)電路元件的計算與選擇；

5．繪制主電路、保護電路、控制電路設(shè)計電氣系統(tǒng)原理圖；fWDxC。6．寫出課程設(shè)計報告。其中設(shè)計報告要包括有設(shè)計的目的，設(shè)計原理，設(shè)計參數(shù)的計算，元器件選型，器件表，電路圖的設(shè)計說明以及設(shè)計的心得等；設(shè)計報告3000字以上；r08ex。指導(dǎo)教師（簽字）：批準(zhǔn)日期：2015年6月10日目錄1設(shè)計目的與意義………………32設(shè)計原理………………………33器件選型………………………44仿真……………64.1仿真平臺與過程…………64.2仿真分析…………………75心得體會………………………76參考文獻(xiàn)………………………87附錄……………81．設(shè)計目的及意義電力電子課程設(shè)計的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)電力電子基本理論知識。使學(xué)生能綜合運用相關(guān)關(guān)課程的基本知識，培養(yǎng)學(xué)生檢索文獻(xiàn)的能力，特別是利用網(wǎng)絡(luò)檢索需要的文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)的電力電子技術(shù)知識并能創(chuàng)新。通過本課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。了解專業(yè)工程設(shè)計的特點、思路、以及具體的方法和步驟，掌握專業(yè)課程設(shè)計中的設(shè)計計算、軟件編制，硬件設(shè)計及整體調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生在電力電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計能力以及培養(yǎng)對電力電子裝置各個參數(shù)的計算。WJ8Ee。這次課程設(shè)計不僅可以增加我的知識積累，讓我有機會將課堂上所學(xué)的電力電子理論知識運用到實際中，了解了這些知識在電源上豐富而強大的用途，為將來的畢業(yè)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。在設(shè)計的過程中會遇到各式各樣的問題，可以發(fā)現(xiàn)自己在哪個方面缺乏知識，從而加強這個方面的知識。在課程設(shè)計過程中查閱資料，了解查閱資料的重要性，鼓勵他們克服心理上的不良情緒，不斷的學(xué)習(xí)和解決難題，不斷磨練學(xué)生意志的過程。k39I7。2.設(shè)計原理在單相橋式半控整流電路中，電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓器到整流電路，整流部分由兩個晶閘管VT1、VT3和兩個二極管VD2和VD4組成，如下主電路所示。由于負(fù)載為阻感負(fù)載，因此在電路中加了續(xù)流二極管VDR，以免發(fā)生失控現(xiàn)象。實際運行中如果沒有徐i，則當(dāng)α突然增大至180°或者觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使Ud成為正弦半波，即半周期Ud為正弦，另外半周期Ud為零，其平均值保持恒定，相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時的波形，稱為失控。Rklbe。主電路在U2正半周，觸發(fā)角α處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，U2經(jīng)VT1和VT4向負(fù)載供電。U2過零變負(fù)時，因電感作用使電流連續(xù)，VDR導(dǎo)通，Ud為零。此時為負(fù)的U2通過VDR向VT1施加反壓使其關(guān)斷。而此時由剛才L中儲存的能量正好保證了電流在VDR-R-L回路中流通，此過程也就是續(xù)流的過程。也就是說此時如果忽略VDR的管壓降，則在續(xù)流期間Ud為零，就不會像全控橋電路那樣出現(xiàn)Ud為負(fù)的現(xiàn)象了。f7QEC。在U2負(fù)半周，當(dāng)晶閘管在觸發(fā)角α處給晶閘管VT3加觸發(fā)脈沖，U2經(jīng)過VT3和VD2向負(fù)載供電。U2過零變正的時候，同樣因電感作用使電流連續(xù)，VDR導(dǎo)通，Ud為零。此時為負(fù)的U2通過VDR向VT3施加反壓使其關(guān)斷。L中儲存的能量保證電流在VDR-R-L回路中流通。也就是說如果忽略VDR的管壓降，則在續(xù)流期間Ud為零，Ud也就不會出現(xiàn)為負(fù)的現(xiàn)象了。KZhHj。3.器件選型由于單相橋式半空整流電路帶電感性負(fù)載主電路主要原件是晶閘管，所以選取原件主要考慮晶閘管的參數(shù)及選取原則。mCi7K。

(1)額定電壓TNU通常取斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM和反向重復(fù)峰值電壓URRM中較小的，再取靠近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級作為晶閘管型的額定電壓。在選用管子時，額定電壓要留有一定裕量，一般取額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓UTM的2～3倍，以保證電路的工作安全。因此晶閘管額定電壓：hdyBd。(3.1)(3.2)(2)額定電流I(AV)又稱為額定通態(tài)平均電流，國標(biāo)規(guī)定為晶閘管在環(huán)境溫度為40°C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許留過的最大貢品正弦半波電流的平均值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取相近的電流等級即為晶閘管的額定電流要注意的是若晶閘管的導(dǎo)通時間遠(yuǎn)小于正弦波的半個周期即使正向電流值沒超過額定值，但峰值電流將非常大，可能要超過管子所能提供的極限，使管子由于過熱而損壞。使用時應(yīng)按十幾電流與通態(tài)平均電流有效值相等的原則來選取晶閘管，而且應(yīng)留有一定的裕量，一般取1.5～2倍。正弦半波電流平均值I(AV)電流有效值I和電流最大值Im三者的關(guān)系為：3caml。(3.3)各種有直流分量的電流波形，其電流波形的有效值I與I(AV)之比，稱為這個電流的波形系數(shù)，用Kf表示。因此在正弦半波情況下電流波形系數(shù)為：D3ZAd。(3.4)本設(shè)計要求帶阻感性負(fù)載，則有：(3.5)當(dāng)α=0°時，Ud取最大值24V既而得出U2=26.7V，α=180°時，Ud=0，則α角的移相范圍為0～180°。晶閘管承受的最大電壓為：rUzyz。(3.6)考慮到2～3倍的安全裕量，則晶閘管的額定電壓為：(3.7)晶閘管承受的最大電流Id為：(3.8)那么單獨流過一個晶閘管的電流有效值為：(3.9)考慮（1.5～2）倍的安全裕量則晶閘管的額定電流為：(3.10)

(3)變壓器的選取

根據(jù)參數(shù)計算得出U2=26.7V又有電網(wǎng)電壓U1=220V，那么可以計算出變壓器變比K為(3.11)4.仿真4.1仿真平臺與過程仿真平臺：Multisim是一款著名的電子設(shè)計自動化軟件，與NIUltiboard同屬美國國家儀器公司的電路設(shè)計軟件套件。是入選伯克利加大SPICE項目中為數(shù)不多的幾款軟件之一。Multisim在學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界被廣泛地應(yīng)用于電路教學(xué)、電路圖設(shè)計以及SPICE模擬。YwhTI。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。WlsWu。(2)仿真過程第一步：添加原器件第二步：根據(jù)已經(jīng)設(shè)計好的圖紙，在電路中將各個原器件連接好線，完成電路連接。第三步：啟動仿真，觀察運行狀態(tài)，由仿真中出現(xiàn)的問題來排查線路錯誤，故障。第四步：觀察輸出波形，調(diào)整器件參數(shù)，從而使仿真運行在最佳狀態(tài)。4.2仿真分析α=30°時，電路中輸出電壓的波形圖。α=45°時，電路中輸出電壓的波形圖。α=60°時，電路中輸出電壓的波形圖。在調(diào)好電路參數(shù)后，成功完成整流，仿真成功，輸出電壓為24V,輸出電流為3A.α為：30°45°,60°時，電路中輸出電壓的波形圖表明，主電路、控制電路設(shè)計正確。ZDQhM。5.心得體會理論的學(xué)習(xí)使我們掌握了有關(guān)近現(xiàn)代的電力電子器件的原理和功能。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步電力電子器件也同我們的生活息息相關(guān)，在我們的生活中扮演的角色也越來越重要。對于一個電路的設(shè)計，首先應(yīng)該對它的理論知識很了解，這樣才能設(shè)計出性能好的電路。整流電路中，開關(guān)器件的選擇和觸發(fā)電路的選擇是最關(guān)鍵的，開關(guān)器件和觸發(fā)電路選擇的好，對整流電路的性能指標(biāo)影響很大。RtN93。

在做電力電子課程設(shè)計的過程中我們更能認(rèn)真和全面的對所學(xué)知識有一個全面和系統(tǒng)更深刻的了解和掌握。在這個過程中我們認(rèn)真的查閱了大量的資料和工具書增長了我們的知識，開闊了我們的視野，是一種讓學(xué)生更加接近社會和生活的有效方法。這就要求我們在學(xué)習(xí)和生活得過程中每個人都要學(xué)會應(yīng)用資源和我們自身的優(yōu)勢，讓自己有能面對任何苦難都不認(rèn)輸?shù)暮狼?。還要有過硬的技術(shù)水平，在走出大學(xué)的時候能讓自己成為有用之人。不要自己成為大學(xué)包裝的繡花枕頭。通過課程設(shè)計讓自己明白自己所差的還很多很多，在接下來的日子里一定要努力學(xué)習(xí)以備將來走入社會能不讓人用輕飄飄的眼神看自己。也用自己的所學(xué)來證明自己的尊嚴(yán)和人格。XY9mL。

在這次設(shè)計中，由于我們知識的欠缺，設(shè)計的并不詳細(xì)，知識的銜接也不理想，錯誤應(yīng)該是有的，但我們已經(jīng)努力了，設(shè)計中錯誤的地方希望老師能諒解，加以指點。jSEmH。

6.參考文獻(xiàn)

1．王兆安，黃俊主編．電