【正文】 閘管整流電路進(jìn)行分析。 電力電子技術(shù)課程中的整流電路整流電路按組成的器件不同，可分為不可控、半控與全控三種，利用晶閘管半導(dǎo)體器件構(gòu)成的主要有半控和全控整流電路；按電路接線方式可分為橋式和零式整流電路；按交流輸入相數(shù)又可分為單相、多相（主要是三相）整流電路。在電力電子技術(shù)中，可控整流電路是非常重要的內(nèi)容，整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐?，其?yīng)用非常廣泛。它包括了晶閘管的結(jié)構(gòu)和分類、晶閘管的過電壓和過電流保護(hù)方法、可控整流電路、晶閘管有源逆變電路、晶閘管無源逆變電路、PWM控制技術(shù)、交流調(diào)壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。本課程體現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制，又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。與此相對(duì)，MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）復(fù)合了MOSFET和GTO。在80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）為表的復(fù)合型器件異軍突起。70年代后期，以門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（PowerMOSFET）為代表的全控型器件迅速發(fā)展。晶閘管的關(guān)斷通常依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實(shí)現(xiàn)。晶閘管是通過對(duì)門極的控制能夠使其導(dǎo)通而不能使其關(guān)斷的器件，屬于半控型器件。并且，其應(yīng)用范圍也迅速擴(kuò)大。目 錄第1章 緒 論 1 電力電子技術(shù)的發(fā)展 2 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 2 電力電子技術(shù)課程中的整流電路 3第2章 系統(tǒng)方案及主電路設(shè)計(jì) 4 方案的選擇 4 系統(tǒng)流程框圖 5 主電路的設(shè)計(jì) 6 整流電路參數(shù)計(jì)算 8 晶閘管元件的選擇 9第3章 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 11 觸發(fā)電路簡(jiǎn)介 11 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)要求 11 集成觸發(fā)電路TCA789 12 TCA785芯片介紹 12 TCA785鋸齒波移相觸發(fā)電路 15第4章 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 17 過電壓保護(hù) 17 過電流保護(hù) 18 電流上升率di/dt的抑制 18 電壓上升率du/dt的抑制 18第5章 系統(tǒng)MATLAB仿真 20 MATLAB軟件介紹 20 系統(tǒng)建模與參數(shù)設(shè)置 20 系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 23設(shè)計(jì)體會(huì) 28參考文獻(xiàn) 29附錄A 系統(tǒng)電路圖 30附錄B 元器件清單 31第1章 緒 論 電力電子技術(shù)的發(fā)展 晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱為電力電子技術(shù)的史前期或黎明時(shí)期。晶閘管由于其優(yōu)越的電氣性能和控制性能，使之很快就取代了水銀整流器和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管及晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的。對(duì)晶閘管電路的控制方式主要是相位控制式，簡(jiǎn)稱相控方式。這就使得晶閘管的應(yīng)用受到了很大的局限。全控型器件的特點(diǎn)是，通過對(duì)門極（基極、柵極）的控制既可使其開通又可使其關(guān)斷。它是MOSFET和BJT的復(fù)合，綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。 電力電子技術(shù)的應(yīng)用電力電子技術(shù)是一門新興技術(shù)，它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而成的，在電氣自動(dòng)化專業(yè)中已成為一門專業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)且與生產(chǎn)緊密聯(lián)系的不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課。能夠理論聯(lián)系實(shí)際，在培養(yǎng)自動(dòng)化專業(yè)人才中占有重要地位。工業(yè)中大量應(yīng)用的各種直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速均采用電力電子裝置；電氣化鐵道（電氣機(jī)車、磁懸浮列車等）、電動(dòng)汽車、飛機(jī)、船舶、電梯等交通運(yùn)輸工具中也廣泛采用整流電力電子技術(shù)；各種電子裝置如通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源、大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源都可以利用整流電路構(gòu)成的直流電源供電，可以說有電源的地方就有電力電子技術(shù)的設(shè)備。正是因?yàn)檎麟娐酚兄绱藦V泛的應(yīng)用，因此整流電路的研究無論在是從經(jīng)濟(jì)角度，還是從科學(xué)研究角度上來講都是很有價(jià)值的。第2章 系統(tǒng)方案及主電路設(shè)計(jì) 方案的選擇我們知道，單相整流電路形式是各種各樣的，可分為單相橋式相控整流電路和單相橋式半控整流電路，整流的結(jié)構(gòu)也是比較多的。或出發(fā)脈沖丟失時(shí)，由于電感儲(chǔ)能不經(jīng)變壓器二次繞組釋放，只是消耗在負(fù)載電阻上，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期為ud為零，其平均值保持穩(wěn)定，相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時(shí)的波形，即為失控。方案二：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐冯娐泛?jiǎn)圖如下：圖22 單相橋式全控整流電路 此電路對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，無須用續(xù)流二極管，也不會(huì)失控現(xiàn)象，負(fù)載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。 方案三：?jiǎn)蜗喟氩煽卣麟娐罚弘娐泛?jiǎn)圖如下： 圖 23 單相半波可控整流電路 此電路只需要一個(gè)可控器件，電路比較簡(jiǎn)單，VT的a 移相范圍為180176。為使變壓器鐵心不飽和，需增大鐵心截面積，增大了設(shè)備的容量。 方案四：?jiǎn)蜗嗳煽卣麟娐罚弘娐泛?jiǎn)圖如下：圖 24 單相全波可控整流電路此電路變壓器是帶中心抽頭的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只要用2個(gè)可控器件，單相全波只用2個(gè)晶閘管，比單相全控橋少2個(gè)，因此少了一個(gè)管壓降，相應(yīng)地，門極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè)，但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點(diǎn)。 綜上所述，針對(duì)他們的優(yōu)缺點(diǎn)，我們采用方案二，即單相橋式全控整流電路。整流電路主要由驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和整流主電路組成。輸入過電流保護(hù)整流主電路過電壓保護(hù)驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路輸出圖25 系統(tǒng)流程框圖 主電路的設(shè)計(jì)圖26 主電路原理圖圖27 主電路工作波形圖 電路如圖26和圖27所示。(1) 工作原理 在電源電壓正半周期間，VTVT2承受正向電壓，若在時(shí)觸發(fā)，VTVT2導(dǎo)通，電流經(jīng)VT負(fù)載、VT2和T二次側(cè)形成回路，但由于大電感的存在，過零變負(fù)時(shí)，電感上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使VTVT2繼續(xù)導(dǎo)通，直到VT