電氣工程課程設(shè)計(jì)-單相橋式半控整流電路設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 1設(shè)計(jì)要求（1）負(fù)載為感性負(fù)載,L=700mH,R=500 歐姆。東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 2022 年 7 月 18 日課 程 電氣工程課程設(shè)計(jì) 題 目 單相橋式半控整流電路設(shè)計(jì) 院 系 電氣信息工程學(xué)院電氣工程系 專業(yè)班級(jí) 電氣 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程 電力電子課程設(shè)計(jì) 題目 單相橋式半控整流電路設(shè)計(jì) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容：掌握晶閘管的使用，用晶閘管控制單相橋式全控整流電路（阻感性負(fù)載）并畫出整流電路中輸入輸出、各元器件的電壓、電流波形，理解單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載的工作原理和基本計(jì)算。 （2）電網(wǎng)供電電壓為單相 220V； （3）電網(wǎng)電壓波動(dòng)為+5%－10% ； （4）輸出電壓為 0～100V?？梢詮母鞣N角度對(duì)整流電路進(jìn)行分類，主要的分類方法有：按組成的期間可分為不可控，半控，全控三種；按電路的結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路；按交流輸入可分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側(cè)的方向是單向還是雙向，又可分為單拍電路和雙拍電路。 根據(jù)以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負(fù)載為阻感性負(fù)載） 。 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(gè)晶閘管 VTVT 3 和兩個(gè)二極管 VD2 和 VD4 組成，如下圖 1 所示。也就是說(shuō)此時(shí)如果忽略 VDR 的管壓降，則在續(xù)流期間 Ud 為零，就不會(huì)像全控橋電路那樣出現(xiàn) Ud 為負(fù)的現(xiàn)象了。根據(jù)控制要求決定晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻，對(duì)變流裝置的輸出功率進(jìn)行控制。一旦正偏狀態(tài)出現(xiàn)，便有大量空穴注入基區(qū)，使發(fā)射極和 B1之間的電阻減小，電流增大，電勢(shì)降低，并保持導(dǎo)通狀態(tài)，改變兩個(gè)基極間的偏置或改變發(fā)射極信號(hào)才能使器件恢復(fù)原始狀態(tài)。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取相近的電流等級(jí)即為晶閘管的額定電流。 在 常 溫 下 ， 陽(yáng) 極 電 壓 為 6V 時(shí) ， 使 晶 閘 管 能 完 全 導(dǎo) 通 所 用的 門 極 電 流 ， 一 般 為 毫 安 級(jí) 。 （ 3）dfI?額 定 狀 態(tài) 下 ， 晶 閘 管 的 電 流 波 形 系 數(shù) )(?AVTnfI（ 4） 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)用單節(jié)晶體管構(gòu)成的晶閘管觸發(fā)電路如圖2所示。在主電路電壓的半周接近結(jié)束時(shí)，振蕩的路的電源電壓進(jìn)入梯形波的斜邊并迅速下降，振蕩電路停振，同時(shí)電容電壓釋放到零。R 1 或 C 太小，放電快，觸發(fā)脈沖的寬度小，不能使晶閘管觸發(fā)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，輸出脈沖的寬度和幅度都能滿足觸發(fā)晶閘管的要求。在 UZ 過(guò)零值時(shí)，單結(jié)晶體管基極間的電壓 UBB 也為零。晶閘管的弱點(diǎn)：靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差，容易受干擾而誤導(dǎo)通。這個(gè)脈沖稱之為觸發(fā)脈沖?？捎米鬟^(guò)電流保護(hù)的主要有快速熔斷器、直流快速熔斷器和過(guò)流繼電器。由于晶閘管的額定電流為 16A，快速熔斷器的熔斷電流大于 倍的晶閘管額定電流，所以快速熔斷器的熔斷電流為 24A。如下圖 4 所示：圖 4 串聯(lián)電感抑制回路（2）電壓上升率 dv/dt 的抑制加在晶閘管上的正向電壓上升率 dv/dt 也應(yīng)有所限制,如果 dv/dt 過(guò)大，由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流，該電流可以實(shí)際上起到觸發(fā)電流的作電氣工程課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）11用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管誤導(dǎo)通。Matlab 仿真波形如圖 6 所示。這次的課程設(shè)計(jì)是我設(shè)計(jì)時(shí)間最長(zhǎng)的一次，也是收獲最大的一次。[5] [J].哈爾濱：哈爾濱地圖出版社，2022。 202 課程設(shè)計(jì)質(zhì)量課程設(shè)計(jì)選題合理，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)練準(zhǔn)確，分析問(wèn)題思路清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文理通順，撰寫規(guī)范，圖表完備正確。[11]王兆安、黃俊 .電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022。[3][M].南京：東南大學(xué)出版社，1999。整流電路中，基本元件的選擇是最關(guān)鍵的，開關(guān)器件和觸發(fā)電路選擇的好，對(duì)整流電路的性能指標(biāo)影響很大。時(shí) Matlb 仿真波形這樣在計(jì)算時(shí)相當(dāng)于在 30176。 電流上升率、電壓上升率的抑制保護(hù)（1）電流上升率 di/dt 的抑制晶閘管初開通時(shí)電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密度很大，然后以 ，若晶閘管開通時(shí)電流上升率 di/dt 過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致 PN 結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在合適的范圍內(nèi)。（3)快熔的 值應(yīng)小于被保護(hù)器件的 值。 晶閘管過(guò)電流保護(hù) 晶閘管變流裝置運(yùn)行不正常或者發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過(guò)電流，過(guò)電流分過(guò)載和短路兩種情況。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)表明：只有當(dāng)晶閘管同時(shí)承受正向陽(yáng)極電壓和正向門極電壓時(shí)，晶閘管才能導(dǎo)通，兩者缺一不可。晶閘管的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍；反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開通、關(guān)斷；無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行，無(wú)火花、無(wú)噪聲；效率高
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