电力电子课程设计--单相半控桥式晶闸管整流电路的设计.doc

课程设计任务书 学生姓名 学 号 成 绩 设计题目 单相半控桥式晶闸管整流电路的设计 设 计 内 容 1、电源电压：交流220V/50Hz 2、输出电压范围：20V-50V 3、最大输出电流：10A 4、电源效率不低于70% 设 计 要 求 1、具有过流保护功能动作电流 考 资 料 1．周克宁，《电力电子技术》北京：机械工业出版社，200 北京：王兆安黄俊电力电子技术第四版。北京：机械工业出版社，2000北京：机械工业出版社，过流保护 目 录 1 任务提出与方案论证 5 1.1 设计要求 5 1.2 方案的论证与设计 5 1.3 方案的确定 6 2 总体设计 7 2.1 总体设计框图 7 2.2方框图的论述 7 3 详细设计及仿真 8 3.1主电路的设计 8 3.1.1晶闸管的结构与工作原理 8 3.1.2电路的工作原理 9 3.1.3 整流电路的参数设计 10 3.1.4元器件的选取 10 3.2触发电路的设计 12 3.2.1同步电路 12 3.2.2锯齿波形成电路 13 3.2.3移相控制电路 14 3.2.4脉冲形成电路 14 3.3晶闸管的保护电路 15 4 总结 18 元器件清单 19 附图 20 参考文献 21 1 任务提出与方案论证 现在，人们越来越注意用电安全和打造节约型社会，因此，那种大小可调的直流电源越来越受到人们的重视。此次设计的任务就是设计一个基于单相桥式半控整流电路的可调直流电源。 1.1 设计要求 1、电源电压：交流220V/50Hz 2、输出电压范围：20V-50V 3、最大输出电流：10A 4、具有过流保护功能动作电流是本电路的核心部分， 图1-1单结晶体管移相触发电路图 对于此电路， 改变电位器RP的数值可以调节输出脉冲电压的频率。但是（RV1＋RS）的阻值不能太小，否则在单结晶体管导通之后，电源经过RV1和RS供给的电流较大，单结晶体管的电流不能降到谷点电流之下，电容电压始终大于谷点电压，因此，单结晶体管就不能截止，造成单结晶体管的直通现象。当然，（RV1＋RS）的阻值也不能太大，否则充电太慢，使晶闸管的最大导通角受到限制，减小移相范围。一般（RV1＋RS）是几千欧到几十千欧。 单结晶体管触发电路输出的脉冲电压的宽度，主要决定于电容器放电的时间常数。R1或C2太小，放电快，触发脉冲的宽度小，不能使晶闸管触发。因为晶闸管从阻断状态到完全导通需要一定时间，一般在10uf以下，所以触发脉冲的宽度必须在10uf以上。但是，若C2值太大，由于充电时间常数（RV1＋RS）C2的最小值决定于最小控制角，则（RV1＋RS）就必须很小，如上所述，这将引起单结晶体管的直通现象。如果R1太大，当单结晶体管尚未导通时，其漏电流就可能在R1上产生较大的电压，这个电压加在晶闸管的控制极上而导致误触发。 同步电压由变压器获得，而同步变压器与主电路接至同一电源，故同步电压与主电压同相位、同频率，同步电压经桥式整流、稳压管削波为梯形波，而削波后的最大值既是同步信号，又是触发电路电源，使单结晶体管输出的脉冲幅度和每半周产生第一个脉冲。 方案二：锯齿波垂直移相相控触发电路 输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。 五个基本环节：同步环节、锯齿波的形成和脉冲移相、脉冲的形成与放大 。 1.3 方案的确定 经过全方位的对比，使电路的设计更加合理化，切合技术指标的标准，觉得使用方案二比较好。 2 总体设计 晶闸管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就构成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输出电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因素近似为1。 2.1 总体设计框图 电路组成包括电源模块、控制电路、触发电路以及过流保护电路，如图2-1所示。 图2-1电路组成框图 2.2 方框图的论述图3-1 单相桥式半控整流电路 3.1.1 晶