【正文】 保護 過電壓產生過程：當某一橋臂的晶閘管在導通狀態(tài)突然因果載使快速熔斷器熔斷時，由于直流住電路電感中儲存能量的 釋放，會在電路的輸出端產生過電壓。保護方法：阻容保護 圖 14 晶閘管的保護電路 第 一種是采用電子保護電路，檢測設備的輸出電壓或輸入電流，當輸出電壓或輸入電流超過允許值時，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時內工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過電壓或過電流的數值 。 第二 種 是 在適當的地方安裝保護器件，例如， RC 阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。 我們這次的課程設計采用的是第二種保護電路。 （ 1）晶閘管變流裝置的過電流保護 晶閘管變 流裝置運行不正?；蛘甙l(fā)生故障時，可能會發(fā)生過電流，過電流分過載和短路兩種情況，由于晶閘管的熱容量較小，以及從管心到散熱器的傳導途徑中要遭受到一系列熱阻，所以一旦過電流，結溫上升很快，特別在瞬時短路電流通過時，內部熱量來不及傳導，結溫上升更快，晶閘管承受過載或短路電流的能力主要受結溫的限制。可用作過電流保護電路的主要有快速熔斷器，直流快速熔斷器和過電流繼電器等。在此我們采用快速熔斷器措施來進行過電流保護。 15 圖 采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應用最廣的一種過電流保護措施。在選擇快 熔時應考慮： 1）電壓等級應根據熔斷后快熔實際承受的電壓來確定。 2）電流容量應按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結形式確定。快熔一般與電力半導體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側交流母線或直流母線中。 3）快熔的 tI2 值應小于被保護器件的允許 tI2 值、 4）為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應考慮其時間電流特性。 因為晶閘管的額定電流為 10A,快速熔斷器的熔斷電流大于 流，所以快速熔斷器的熔斷電流為 15A。 （ 2）晶閘管變流裝置的過電壓保護 電力電子裝置中可能發(fā)生的過電壓分為外因過電壓和內因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外部原因，內因過電壓主要來自電力電子裝置內部器件的開關過程，過電壓保護有避雷器保護，利用非線性過電壓保護元件保護，利用儲能元件保護，利用引入電壓檢測的電子保護電路作過電壓保 16 護。在此我們采用儲能元件保護即阻容保護。 圖 單相阻容保護的計算公式如下： 220 %6 USiC ? （ 32） %% 022iUSUR K? （ 33） S:變壓器每相平均計算容量（ VA） U2：變壓器副邊相電壓有效值 （ V） i0 %:變壓器激磁電流百分值 Uk %：變壓器的短路電壓百分值。 當變壓器的容量 在（ 101000） KVA 里面取值時 i0 %=（ 410）在里面取值，Uk %=（ 510）里面取值。 電容 C的單位為μ F，電阻的單位為歐姆，電容 C的交流耐壓≥ Ue ：正常工作時阻容兩端交流電壓有效值。 根據公式算得電容值為 F,交流耐壓為 165V，電阻值為 ， 在設計中我們取電容為 5μ F，電阻值為 13Ω。 17 、電壓上升率的抑制保護 電流上 升率 di/dt 的抑制 晶閘管初開通時電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密很大，然后 以 ，若晶閘管開通時電流上升率 di/dt 過大，會導致 PN 結擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在合適的范圍內。其有效辦法是在晶閘管的陽極回路串聯(lián)入電感。如下圖 : 圖 電壓上升率 du/dt 的抑制 加在晶閘管上的正向電壓上升率 du/dt 也應有所限制 ,如果 du/dt 過大 由于晶閘管結電容的存在而產生較大的位移電流，該電流可以實際上起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴重時引起晶閘管誤導通。 為抑制 du/dt 的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián) RC 阻容吸收回路。如下圖： 圖 并聯(lián) RC阻容 吸收回路 18 第四章 電路仿真 SIMULINK 仿真軟件介紹 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。 Simulink 具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 Simulink 已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用 Simulink。 仿真波形 打開新建模型窗口，將所需元件模塊從模塊庫中拖入新建模型窗口并改名，設定有關參數后將各模塊庫連接組成仿真模型，如下圖 42 所示，設置好各模塊參數，點擊下拉菜單仿真（ Simulation）按鈕，仿真參數 (Simulation Parameters)命令設定有關仿真參數，設定停止時間 (Stop Time)為 秒，仿真算法選擇可變步長 (Variablestep)積分 算法函數， L=700mH,R=500 歐姆，其他參數用默認值。然后點擊啟動仿真按鈕，則開始仿真，雙擊顯示模塊（ scope）就能顯示其信號波形。 圖 19 單相橋式全控整流電路在觸發(fā)角為 0176。時的仿真波形如下所示： 圖 0176。時的仿真波形 單相橋式全控整流電路在觸發(fā)角為 60176。時的仿真波形如下所示： 圖 60176。時的仿真波形 20 課程設計總結 通過單相全控橋式整流電路的設計，使我加深了對整流電路的理解，讓我對電力電子該課程產生了濃烈的興趣。 整流電路的設計方法多種多樣，且根據負載的不同，又可以設計出很多不同的電路。其中單相全控橋式整流電路其負載我們用的多的主要是電阻型、帶大電感型，接反電動勢型。它們各自有自己的優(yōu)點。 對于一個電路的設計，首先應該對它的理論知識很了解，這樣才能設計出性能好的電路。整流電路中，開關器件的選擇和觸發(fā)電路的選擇是最關鍵的，開關器件和觸發(fā)電路選擇的好，對整流電路的性能指標影響很大。 在這次課程設計過程中，碰到的難題就是保護電路的設計。因為保護電路的種類較多，因此要選擇一個適合本課題的保護電路就比較難。后來 經老師，還有同學的幫助，選擇了一個較好的保護電路 。 通過本次課程設計，我看到了單相全控橋式整流電路 濾波效果好，電路簡單 ，適合大電流電路 的特點，對其在生產生活中的應用領域及方向有了更深刻的了解，它 實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離 ,在直流電動機的調速、發(fā)電機的勵磁調節(jié)、電解、電鍍等領域得到廣泛應用 。 21 參考文獻 ［ 1］ 浣喜明、姚為正 《電力電子技術》 高等教育出版社 2021 ［ 2］ 黃俊 《半導體變流技術》 機械工業(yè)出版社 1980 ［ 3］ 莫正康 《半導體變流技術》 機械工業(yè)出版社 1999 ［ 4］ 林輝、王輝主編 《電力電子技術》 武漢理工大學出版社 2021 ［ 5］ DJDK1 型電力電子技術及電機控制實驗指導書 版 22 附錄 元器件明細清單 元器件清單如下所示： 元器件 備注 數量 整流變壓器 變比為 2，容量至少為 A 1個 晶閘管 KP204 4個 電阻 其中主電路負載 電阻最大為 500Ω， 若干個 電感 主電路負載 700mH 1個 電位器 SWSPDT 2個 二極管 14個 同步變壓器 1個 芯片 TCA785 1塊 熔斷器 熔斷電流為 15A 4個 電容 若干個 脈沖變壓器 2個