单相桥式全控整流电路设计(纯电阻负载、反电势电阻负载).doc
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1、课 程 设 计 任 务 书1设计目的:1)培养学生文献检索的能力,特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。2)培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。3)培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。4)提高学生课程设计报告撰写水平。2设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):设计内容:1、设计一个单相全控桥式晶闸管整流电路(纯电阻负载)设计要求: 1)电源电压:交流100V/50Hz;2)输出功率:500W;3)移相范围:0180。2、设计一个单相全控桥式晶闸管整流电路(反电势电阻负载)设计要求:1)电源电压:交流100V/50Hz;2)输出功率:500W;3)
2、移相范围:30150;4)反电势: E=70V。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计说明书、图纸、实物样品等:设计工作任务及工作量的要求:1)根据课程设计题目,收集相关资料、设计主电路和触发电路; 2)用Multisim等软件制作主电路和控制电路原理图;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,完成元器件参数计算,元器件选型,说明控制电路的工作原理,用Multisim或EWB等软件绘出主电路典型的输出波形(比较实际波形与理论波形),绘出触发信号(驱动信号)波形,说明设计过程中遇到的问题和解决问题的方法,附参考资料。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献:1、
3、樊立萍,王忠庆.电力电子技术.北京:北京大学出版社,20062、徐以荣,冷增祥.电力电子技术基础.南京:东南大学出版社,19993、王兆安,黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社,20054、童诗白.模拟电子技术.北京:清华大学出版社, 20015、阎石.数字电子技术.北京:清华大学出版社, 19986、邱关源.电路.北京:高等教育出版社,19997、贺超英.MATLAB应用与实验教程.北京:电子工业出版社,20105设计成果形式及要求:1)撰写课程设计报告;2)用PROTEL或其它软件画出主电路和触发电路原理图;3)用EWB或其它软件绘出主电路典型波形,触发信号(驱动信号)波形。6工作计划
4、及进度:2011年 12月25日 12月27日 收集资料,计算所需参数并选定元器件;12月28日 12月29日 完成主电路、控制电路设计;绘出波形图;12月30日 12月31日 完成课程设计报告,下午答辩。系主任审查意见: 签字: 2011年12月25日一单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)1 理论设计1.1 单项桥式全控整流电路带电阻性负载电路分析单项桥式全控整流电路带电阻性负载电路如图(1): 图(1)在单项桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3 组成另一对桥臂。在u2正半周(即a点电位高于b点电位),若4个晶闸管均不导通,负载电流id为零,ud也为零,VT1、
5、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4的漏电阻相等,则各承受u2的一半。若在触发角处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1、VT4即导通,电流从a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2为零时,流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断。在u2负半周,仍在触发延迟角处触发VT2和VT3(VT2和VT3的=0处为t=),VT2和VT3导通,电流从电源的b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通,如此循环的工作下去,整流电压ud和晶闸管VT1,和VT4两端的电压波形如下图(2)所示,晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别
6、为U2和U2。 1.2 工作原理 第1阶段(0t1):这阶段u2在正半周期,a点电位高于b点电位晶闸管VT1和VT2方向串联后于u2连接,VT1承受正向电压为u2/2,VT2承受u2/2的反向电压;同样VT3和VT4反向串联后与u2连接,VT3承受u2/2的正向电压,VT4承受u2/2的反向电压。虽然VT1和VT3受正向电压,但是尚未触发导通,负载没有电流通过,所以Ud=0,id=0。 第2阶段(t1 ):在t1 时同时触发VT1和VT3,由于VT1和VT3受正向电压而导通,有电流经a点VT1RVT3变压器b点形成回路。在这段区间里,ud=u2,id=iVT1=iVT3=ud/R。由于VT1和
7、VT3导通,忽略管压降,uVT1=uVT2=0,而承受的电压为uVT2=uVT4=u2。 第3阶段(t2 ):从t=开始u2进入了负半周期,b点电位高于a点电位,VT1和VT3由于受反向电压而关断,这时VT1VT4都不导通,各晶闸管承受u2/2的电压,但VT1和VT3承受的事反向电压,VT2和VT4承受的是正向电压,负载没有电流通过,ud=0,id=i2=0。第4阶段(t2 ):在t2 时,u2电压为负,VT2和VT4受正向电压,触发VT2和VT4导通,有电流经过b点VT2RVT4a点,在这段区间里,ud=u2,id=iVT2=iVT4=i2=ud/R。由于VT2和VT4导通,VT2和VT4承
8、受u2的负半周期电压,至此一个周期工作完毕,下一个周期,充复上述过程,单项桥式整流电路两次脉冲间隔为180。1.3 参数计算整流电压平均值为: 角的移相范围为00-1800。向负载输出的平均电流值为: 流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半(因为一个周期内每个晶闸管只有半个周期导通),即: 1.4晶闸管选型该电路为纯电阻负载 时,不计控制角余量按计算由 得 U有效=100V,P=500W所以R= 晶闸管承受的最大反向电压为,考虑安全余量。则晶闸管额定电压、所选晶闸管电流有效值大于元件 在电路中可能流过的最大电流有效 值。、 选择时考虑(1.52)倍的安全余量。即 当时晶闸管流过最大电流
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