武汉理工电力电子课设单相桥式全控整流电路设计

1、2012级自动化01-03班课内实践（原课程设计）题目及参数任务书一、设计要求说明1. 设计变流器主电路，根据参数进行计算，运用仿真软件进行相关输出仿真。2. 说明变流器工作原理，触发控制说明，及相关辅助电路和考虑因素说明。3. 完成对器件选择，输出参数相关计算（具体见设计参数说明）。4. 报告要求打印单独装订（格式按原课程设计格式要求进行，图文规范适当）。5. 正文内容不少于5页。报告还须包含封面和目录。注：题目及参数可自拟，请在设计前将参数及要求说明。）单班37人，每人一题。(共37题:1-2,2-16,3-8,4-11)二、设计参数说明2.单相桥式全控整流电路，2-11.反电动势阻感负载

2、，r=1，l=,u2=100v,lb=0.5mh，当em=99v,60 要求：仿真输出ud、id、和i2的波形；求整流输出平均电压ud、电流id，变压器二次电流有效值i2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流；求的值。目录1 设计要求及参数11.1 设计要求说明11.2 设计参数说明12 电路设计方案12.1 电路框图12.3 电路工作原理24 电路仿真与结果分析44.1 仿真电路图44.2 仿真波形54.3 结果分析55 个人总结6参考文献6单相桥式全控整流电路设计1 设计要求及参数1.1 设计要求说明（1）设计变流器主电路，根据参数进行计算，运用仿真软件进行相关输出仿真。（2）说明

3、变流器工作原理，触发控制说明，及相关辅助电路和考虑因素说明。（3）完成对器件选择，输出参数相关计算（具体见设计参数说明）。（4）报告要求打印单独装订（格式按原课程设计格式要求进行，图文规范适当）。（5）正文内容不少于5页。报告还须包含封面和目录。 注：题目及参数可自拟，请在设计前将参数及要求说明。1.2 设计参数说明 单相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，r=1，l=,u2=100v,lb=0.5mh，当em=99v,60。要求：仿真输出ud、id、和i2的波形；求整流输出平均电压ud、电流id，变压器二次电流有效值i2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流；求的值。2 电路设计方案

4、2.1 电路框图图1 单相桥式全控整流电路框图交流电源变压器单相桥式全控整流电路反电动势-阻感负载触发电路2.2 电路图图2 单相桥式全控整流电路图2.3 电路工作原理在电源电压u2的正半周期，vt1、vt4承受正向电压，在时，vt1、vt4被触发导通。由于存在反电动势em=-99v，当u2的瞬时值小于99v时，vt2、vt3承受正压，但不受触发，因此vt2、vt3不导通；当u2的瞬时值大于99v时，vt2、vt3承受反压，vt2、vt3不导通。电流经vt1、负载、vt4和变压器t二次侧形成回路，此时ud=u2。负载中有电感存在使负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感极大，负

5、载电流id连续且波形近似为一水平线。在电源电压u2的负半周期，u2过零变负时，由于电感的作用，vt1、vt4仍流过电流id，继续导通。在时，u2的瞬时值为-100v，u2瞬时值的绝对值大于99v，即vt2、vt3已承受正压，且被触发，因此vt2、vt3导通。vt2、vt3导通后，u2通过vt2、vt3向vt1、vt4施加反压使vt1、vt4关断，流过vt1和vt4的电流迅速转移到vt2和vt3上，进行换相（换流）。但由于变压器漏感的存在，换相需要一定的时间，出现换相重叠角，导致整流电压ud平均值降低。3 电路参数计算 根据式计算得：ud=31.9v，id=130.9a，i2=id=130.9a

6、 因此：（1）整流输出平均电压ud为 （2）整流输出平均电流id为 id=（ud-em）/r=130.9a （3）变压器二次侧电流有效值i2为 i2=id=130.9a （4）晶闸管承受的最大反向电压为 （5）流过每个晶闸管的电流的有效值ivt为 （6）晶闸管的额定电压un为 un=（23）*141.4=283424v （7）晶闸管的额定电压in为 in=（1.52）*92.6/1.57=88.5118a4 电路仿真与结果分析4.1 仿真电路图图3 单相桥式全控整流仿真电路图4.2 仿真波形图4 ud、id、i2波形从上至下依次为：ud波形、id波形、i2波形。4.3 结果分析 仿真出的整流输

7、出电压ud波形、整流输出电流id及变压器二次电流i2波形与理想波形基本一致,反映出了漏感的存在；且从波形图中得知的id的值与实际计算值几乎没有偏差，此次仿真较为成功。在此次仿真中，取负载电感l的感抗值为10h，如果将感抗值增加到一个非常大的数值，则会导致电路仿真输出时间很长，而且电路达到稳态的时间也会很长，消耗的硬件资源多，不利于仿真；在实际当中也很难找到感抗很大的电感，感抗值为无穷大则更是不可能。通过以上分析，设计的电路符合设计要求，达到了预期的效果。5 个人总结通过本次单相桥式全控整流电路的设计，我了解了很多关于电力电子技术方面的知识，这些知识有的来自于课本，让我对所学的知识有了更深的巩固

8、与理解，并且将课本知识运用到设计，运用到仿真实践中；有的不来自于课本，需要我查阅其他相关的书籍或通过网络查找，这对于我查阅资料及独立学习的能力有了不小的提高。课程不仅仅是掌握理论知识就能完成的，它还需要我考虑多方面的因素。总的来说，这次课程设计带给我很多方面的帮助，无论是课内还是课外，无论是理论还是实践，无论是专业知识还是办公技能，受益匪浅。参考文献1电力电子技术（第5版）.王兆安，刘进军.机械工业出版社.20092电力电子自关断器件及电路.黄俊、秦祖萌.机械工业出版社.19913现代电力电子技术.林渭勋.机械工业出版社.20064现代电力电子技术及应用.王维平.东南大学出版社.19995电力电子应用技术及装置.叶斌.铁道出版社.1999本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级自动化1203班课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：评 定 项 目评分成绩1选题合理、目的明确（