单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)

电力电子技术课程设计说明书 单相双半波晶闸管整流电路设计 （纯电阻负载）  系 、 部： 电气与信息工程系        学生姓名：                    指导教师：      肖文英            专    业： 电气自动化技术          班    级： 电气1001              完成时间：  2012年6月1日      摘  要 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。 由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好课程设计，因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们将单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。 目  录 1  设计要求…………………………………………………………… 4 1.1  设计课题目……………………………………………………4 1.2  技术要求………………………………………………………4 2  设计MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713526571282_1的选择…………………………………………………… 4 2.1  单相双半波晶闸管整流电路供电方案的选择………………4 2.2  单相双半波晶闸管整流电路主电路设计……………………5 3  元件的选择………………………………………………………… 6 3.1  电路元件的选择………………………………………………7 3.2、 保护元件的选择…………………………………………… 8 4  单相双半波整流电路的相控触发器电路………………………… 9 4.1、相控触发电路原理图及工作原理……………………………9                            4.2、相控触发芯片的选择…………………………………………9 4.3、芯片引脚功能……………………………………………… 10 5  单相双半波整流电路总设计结果…………………………………11 5.1晶闸管工作原理………………………………………………11 5.2总电路的原理框图……………………………………………13 5.3总电路原理图…………………………………………………13 5.4总电路工作原理………………………………………………14 5.5绘制输出波形(即Ud ,id 波形)…………………………… 14 5.6绘制触发信号波形……………………………………………14 6  设计 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ……………………………………………………………16 参考文献………………………………………………………………… 附录……………………………………………………………………… 1、设计要求 1.1、设计课题目 单相双半波晶闸管整流电路设计（纯电阻负载） 1.2、技术要求 1、单相双半波晶闸管整流电路的设计要求为： 负载为阻性负载. 2、技术要求: (1)  电网供电电压：交流100V/50Hz； (2)  输出功率：500W； (3)  移相范围：0°—180°； 2.设计方案的选择 2.1、单相双半波晶闸管整流电路供电方案的选择 1.单相桥式全控整流电路 此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。 2.单相双半波可控整流电路 单相双半波可控整流电路又称单  图<一>                    相全波可控整流电路。此电路变压器是带中心抽头的，在u2正半周T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。当接其他负载时，也有相同的结论。因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时）。在比较两者的电路结构的优缺点以后决定选用单相全波可控整流电路作为主电路。 3.具体供电方案 电源电压：交流100V/ 50Hz 2.2、单相双半波晶闸管整流电路主电路设计 1.主电路原理图 2.单相全波整流电路如图(a)所示，波形图如图(b)所示。 根据图中(b)可知，单相全波整流电路的输出电压与桥式整流电路的输出电压同。 (1)输出平均电压为: = U sinωtd(ωt)= U =0.9 U (2)流过负载的平均电流为： I = = (3)二极管所承受的最大反向电压为： =2 U (4)单相全波整流电路的脉动系数s与单相桥式整流电路相同： s= = =0.67 在单相全波整流电路的变压器中，只有交流电流流过;而在半波和桥式整流电路中，均有直流分量流过。单相全波整流电路的总体性能优于单相半波和桥式整流电路，故广泛应用于直流电源中。  2.变压器二次测电压的计算 电源电压交流100/ 50Hz ，输出功率500W ，移相范围：0°-180°。设R=1.25Ω , α=0°    所以 ρ=Ud2/R     Ud =25V 3.变压器一二次侧电流的计算 P=Id2R  Id=20A          U1/Ud=100/25  N1/N2=4/1    I1=Id/4=5 A 4．变压器容量的计算 S=U1i1=100×5=0.5kVA 5．变压器型号的选择 N1:N2=4：1 ;    S=0.5kVA 3.元件的选择 3.1、 电路元件的选择 1.整流元件的选择 由于单相双半波整流带阻性负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。 （1）整流元件中电压、电流最大值的计算 晶闸管的主要参数如下： ①额定电压UNVT （1） 断态重复峰值电压UDRM    断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的峰值电压。 （2）反向重复峰值电压URRM                        反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。 通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压要留有一定裕量，应为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 UNVT=｛minUDRM ，URRM  ｝ UNVT ≥（2～3）2 U2                        （3-1） UNVT ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压  UNVT =(2～3)2 U2=（141.4～212.1）V 通过晶闸管的电流的平均值IvT(AV) ②额定电流INVT Ivt(AV)=Id/2=10A Im=πIVt(AV)=31.4A INVT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。 要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使正向电流值没有超过额定值，但峰值电流将非常大，可能会超过管子所能提供的极限，使管子由于过热而损坏。 （2）整流元件型号的选择 晶闸管的选择原则： ⒈所选晶闸管电流有效值IVT大于元件在电路中可能流过的最大电流有效值。 2.选择时考虑（1.5～2）倍的安全裕量。即 INVT≥(1.5～2)IVT/1.57=（19.1-25.5）A INVT =20A                                则晶闸管的额定电流为INVT=20A. 在本次设计中选用2个KP20-2的晶闸管. 3.2、 保护元件的选择 1.变压器二次侧熔断器的选择 采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。在选择快熔时应考虑： 1）电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。 2）电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。 3）快熔的 值应小于被保护器件的允许 值、 4）为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。 因为晶闸管的额定电流为20A,快速熔断器的熔断电流大于1.5倍的晶闸管额定电流，所以快速熔断器的熔断电流为30A。 继续阅读