电力电子课设报告-单相双半波晶闸管整流电路的设计

1、 Beijing Jiaotong University 电力电子课程设计实验报告单相双半波晶闸管整流电路的设计（纯电阻负载）一、课程设计性质和目的性质：是电气信息专业的必修实践性环节。目的：1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力；2、加深理解电力电子技术课程的基本理论；3、初步掌握电力电子电路的设计方法。二、课程设计的要求1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W3、移相范围0º180º三、主电路1.原理图如下主电路仿真图如下2.工作原理分析1）工作原理根据上图中变压器所标的同名端，当变压器原边输入的交流电压极性为上正下负时，副边标有同名端的

2、极性为正，由此可知晶闸管T1承受正向电压，若在控制角为时触发T1，T1满足触发条件立即导通，这期间T2因承受反向电压而截止。电流通过副边上半绕组、T1、Rd和中性抽头流通，将电源电压的正半波加到负载Rd上。在电源电压的负半周期，副边的非同名端极性为正，同样仍在角处触发T2，T2由于承受正向电压而导通，由于加在T1上为负压而使其截止。此时通路为由副边下半绕组、T2、Rd和中性抽头构成，电源电压负半波反向后加到负载Rd上。另外，当电源电压U2过零点时，之前导通的晶闸管会自然关断。由上面叙述的工作原理，易知在不同的触发角处产生如下的输出电压波形。2）不同触发角下的输出电压波形（1）=30°

3、（2）触发角=90°（3）=150°四、控制系统1.原理框图2电路原理图（如下页所示）3.控制电路各部分工作原理及波形1）同步电路及移相 原理：220V的交流电源经过220/9的变压器后，9V的交流输入一路经过由LM339构成的过零比较器后输出与之同步的方波。9V电源极性互换后接到另一个过零比较器，产生一个与前面方波相比移相了180°的同步方波。方波上下限幅值为正负直流电源电压。2）锯齿波产生电路原理：当1）中输出为负电平时，三极管截止。由放大器虚地的概念，LM324的负输入端接近为零。负电平通过电阻R1对电容C1反向充电，使b点电压从零电位随时间按斜率线性上升，

4、一直充到低电平结束为止。因为积分器输出电压，在此处，由此式理论计算得到。经过实验的不断调试，最后得出了来的结果是，可知与理论计算的结果非常接近。当1）中输出为高电平时，驱动三极管导通，由于三极管导通压降很小，电容C1通过并联在其上的三极管迅速放电，直至下降到0电位为止。然后一直维持为低电平，直到下个负电平又使其反向充电。于是形成了上图中所示的锯齿波。 3）比较电路下页图1为触发角较小时矩形波相对于锯齿波出现的位置图2为触发角较大时矩形波相对于锯齿波出现的位置，以与图1作比较。图1图2图3上面的图3是将两路中产生的锯齿波和比较后的矩形波同时示于图中，可知两路锯齿波和矩形波分别都移相了180

5、76;。原理：在两个比较器的正输入端接2）中输出的两路锯齿波，负输入端同时接上由5V直流电源和电位器构成的在05V之间连续可调的直流电源，形成一个两个比较，产生两路触发电平。改变电位器的位置时，可改变比较器负输入的直流电位。从而改变比较器输出上升沿出现的时刻。当R3对地电阻为0时，输入直流电位为0，就相当于在0°触发晶闸管；当R3对地电阻为其最大值时，输入直流电压是5V，即为在180°触发晶闸管。从而可实现在0º180º之间移相。4）555构成的多谢振荡器 原理：此电路由555和其周围的电阻、电容构成的多谐振荡器，产生一些列的高频脉冲列。接通电源瞬间，电

6、容3上没有电荷，此时，所以，T管截止，经R1、R2对C充电，随着时间的推移，逐渐升高，当该电位达到时，由H变为L，T管由截止变为导通。此后C经过T管放电，（为T管导通电阻），逐渐下降，当该电位下降到时，有L突变为H，T管由导通变为截止。此后C又充电，电路重复上述过程，进入下一个周期，如此周而复始，电路便处于振荡状态，输出周期性的矩形脉冲。工作波形如上图所示。如果忽略T管的导通电阻则可以求得，。所以输出脉冲列的频率，在要求的的范围内。5)脉冲形成电路原理：将3）中输出的两路脉冲和4）中的高频脉冲相与形成和4）中脉冲宽度一样的梳状脉冲列，如上页第一幅图所示。上页第二幅图为两路触发脉冲相对于正弦波出

7、现的时刻，显然在一个输入信号的周波中触发两次，两次的触发角分别为和+。五、主电路设计该电路（电阻性负载）输出的Ud与Id波形和其计算式和单相全控桥式整流电路相同。所以输出平均电压 Ud移相范围 0 º180º输出平均电流 IdSCR平均电流 IdT=Id/2负载电压有效值 U变压器副边绕组电流有效值 I2流过晶闸管的电流有效值功率因数 SCR承受的最大正、反向电压 由设计要求：1、电源电压：交流100V/50Hz2、输出功率：500W所以负载R的最小由于，当=0°时，为最大值，所以晶闸管可能承受的最大电流有效值为A晶闸管的额定平均电流，可选取晶闸管的额定通态平均电

8、流为4A。晶闸管承受的最大正反向电压为。考虑到（23）倍的余量后，可取晶闸管的 额定电压为400V。六、遇到的问题及解决方案1.在同步电路的调试过程中，发现输出的波形畸变很大，并且中间含有很多高频信号，正负幅值很小。解决办法：经过查线发现无误后，换了一片LM339，结果出来的方波很标准，并且正负幅值接近电源电压。2. 一开始锯齿波发生器输出的一直是0至5V的方波。解决办法：首先检查此部分的连线，发现正确。然后检查芯片是否良好，结果也是好的。然后立即想到可能是积分的电阻电容参数不合适。将电阻电容的值逐渐增大后，发现效果明显。3. 产生的锯齿波幅值不够大，小于5V。解决办法：调整锯齿波发生电路中的电阻、电容，使锯齿波输出的正向幅值达到5V。4.两路输出的锯齿波幅值大小不相等。解决办法：改变其中一路锯齿波电路的积