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、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）1、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 Q, L= g ,U2=100V,LB=0.5mH，当 EM= 99V, a = 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,变压器二次电流有的值。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

3、) 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。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 Q，L= g ,U2=100V, LB=0.5mH，当EM= 99V, a = 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

4、定电流；求 的值。2电路设计方案2.1电路框图图1单相桥式全控整流电路框图2.2电路图.1UIJlTUlhG3AVT4：:|_nnjL|-a :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 t 45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

5、电流起平波作用，假设负载电感极大，负载电 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t240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Ud 0.9U2co

6、s Ud ud 2XL!d id uem R（）2XB Id cos - cos（）J2U2根据式一计算得：Ud=31.9V, ld=130.9A , l2=ld=130.9A17.9因此：（1）整流输出平均电压Ud为Ud 0.9U2cos - Ud 31.9V（2）整流输出平均电流Id为ld= （ 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,2U2141.4V（5）流过每个晶闸管的电流的有效值IVT为IVT Id/.、292.6A（6）晶闸管的额定电压UN为UN=（ 23） *141.4=283424V（7）晶闸管

7、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仿真电路图二AVT3IJITUL 卜G3:AVT4：:|jinjL|-G4图3单相桥式全控整流仿真电路图4.2仿真波形灵T71- 卜II-Iaj. a. a a a a * k . j-u. a j j. ba 亠 2亠 4=亠亠=亠4 +亠s 亠4亠亠 a zsq 亠4.亠亠 mq 亠“亠亠 口亠亠 Nq 亠“亠 n b aa a. a a 亠 ma亠七亠亠.m.q 亠 |Ii|iIIid. ! vv r ! n rv-evrWBB-nBvvrwMBH-aBV-rb s r v irv v

8、vvvv v rvliZW WBW WW*r，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

9、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.1999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另S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