單相半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計(jì)（阻感負(fù)載）

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)院：計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院題目：單相半控橋式晶閘管整流電路設(shè)計(jì)（阻感負(fù)載）

學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：李新娥謝銳2016年12月目錄一、人員分工 3二、工作原理 31、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負(fù)載）（無續(xù)流二極管） 32、PROTEL99SE概述 43、Protel99SE的系統(tǒng)組成 53、1電路原理設(shè)計(jì)部分（AdvancedSchematic99） 53、2印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（AdvancedPCB99） 53、3自動布線系統(tǒng)（AdvancedRoute99） 54、Multisum概述 6三、基本參數(shù)計(jì)算 61.指標(biāo)計(jì)算 62.輸出電壓、輸出電流計(jì)算 73.主電路參數(shù)值 8四、仿真電路及仿真結(jié)果 91、仿真電路圖 92、觸發(fā)電路 103、阻感負(fù)載（無續(xù)流二極管）仿真電路圖與仿真結(jié)果波形圖 114、主電路圖 155、KJ004觸發(fā)電路圖 166、PCB版圖 17五、參考文獻(xiàn) 17六、課程設(shè)計(jì)心得 18

一、人員分工主要任務(wù)：（1）使用Multisim設(shè)計(jì)電路原理圖；（2）使用Multisim進(jìn)行電路仿真設(shè)計(jì)；（3）使用protel制作電路的PCB版圖；二、工作原理1、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負(fù)載）（無續(xù)流二極管）假設(shè)負(fù)載電流因電感足夠大而平直，當(dāng)電源u2正半波，在ωt=θ時(shí)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)ωt=π后，電源電壓u2經(jīng)零變負(fù)，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ωt=π處，二極管VD2電流給VD1，電流iVD2及i2終止，在ωt=π～（π+θ）區(qū)間電流由電感釋放電能提供。當(dāng)ωt=（π+θ）時(shí)觸發(fā)VT2導(dǎo)通，由于VT2的導(dǎo)通才能使VT1承受反壓而關(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(gè)周期內(nèi)各占一半，其換流時(shí)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(fù)半波決定，在ωt=nπ(n為正整數(shù))處換流，所以單相半控橋式整流電路電感負(fù)載時(shí)各元件導(dǎo)通角均為180°，電源在θ區(qū)間內(nèi)停止對負(fù)載供電。半控橋式整流電路中的整流二極管VD1、VD2本身兼有續(xù)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(gè)正半波到來時(shí)，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(shí)的的輸出電壓相當(dāng)于單相半波不可控整流時(shí)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?yàn)榘雽?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)橹绷麟娔埽绷麟娔懿荒芊祷氐浇涣麟娔苤腥?，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。2、PROTEL99SE概述Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號層，16個(gè)電源--地層和16個(gè)機(jī)加工層。3、Protel99SE的系統(tǒng)組成按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下兩大部分和6個(gè)功能模塊。3、1電路原理設(shè)計(jì)部分（AdvancedSchematic99）電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報(bào)表。3、2印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（AdvancedPCB99）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。3、3自動布線系統(tǒng)（AdvancedRoute99）本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀（Shape-based）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動化。4、Multisum概述?Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。三、基本參數(shù)計(jì)算1.指標(biāo)計(jì)算2.輸出電壓、輸出電流計(jì)算3.主電路參數(shù)值額定電壓取100V。所以選擇續(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，L=5mH，R=15歐姆。四、仿真電路及仿真結(jié)果1、仿真電路圖2、觸發(fā)電路3、阻感負(fù)載（無續(xù)流二極管）仿真電路圖與仿真結(jié)果波形圖α=0°α=60°α=90°α=120°α=180°4、主電路圖5、KJ004觸發(fā)電路圖6、PCB版圖五、參考文獻(xiàn)六、課程設(shè)計(jì)心得一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我們所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我們?nèi)绾稳グ盐找患虑?，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程.千里之行始于足下，通過這次課程設(shè)計(jì)，我們深深體會到這句千古名言的真正含義.我們今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過這次課程設(shè)計(jì)，小組每個(gè)人在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識進(jìn)行一次電機(jī)拖動設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力