单相半波可控整流电路设计

1、创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日电力电子技术之马矢奏春创作学 专 年 月 一 学专院：业：计算机与控制工程学院电气工程及其自动化学 号：学 生 姓 名：学 生 姓 名学 号 ：单相半波可控整流电路设计创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日起 迄 日 期:2015 年12 月 27 日 2016 年 1 月8 日课程设计地点 :指 导 教 师:学科部副主任：德怀楼八层虚拟仿真实验室 年12月26日课程设计任务书1设计目的：2设计内容和要求（包含原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：2) 已知参数：直流负载电阻R 单相交流电压U t， ，L3) 绘制电路原理图。首先，分

2、别分析并计算电阻两端平均电压U 25V 和LU 30V 时，功率管相对应的触发角。其次，依照原理图，在仿真软件中建立仿真模L型，验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压U 25V 和U 30V 时的电路工作LL的波形图。并对仿真结果进行需要的文字分析。3设计工作任务及工作量的要求包含课程设计计算说明书论文、图纸、实物样品等：创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日1) 根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件类型，可供选择的变流器件为晶闸管、Mosfet 和 ，设计电路原理图；2) 画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和

3、确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。3) 用 Visio 绘图软件绘制电路原理图课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：5设计成果形式及要求：2) Matlab 仿真电路结果图3) 课程设计说明书。6工作计划及进度：创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日2015 年12 月 27 日 12 月 29 日 设计电路2015 年12 月 29 日 01 月01 日 绘制电路原理图2016 年01 月 02 日 01 月 07 日 对设计的电路进行Matlab 仿真，撰写课程设计2创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月

4、贰叁拾日目录1.绪论.12. 2.单相半波可控整流电路设计 .22.1 课程设计任务及要求 .22.2 电路原理图 .2.3 单相半波可控整流电路的计算公式.2.4 带阻感负载时的工作情况 .3. MATLAB 仿真.3455553.1 MATLAB仿真图.3.1.1 主电路仿真图.3.1.2 触发电路仿真图 .63.2 元器件参数设置 .63.2.1 设置 MOSFET 参数.778电阻负载参数.电源参数.3.2.4 设置脉冲参数.83.3 仿真结果展示 .94. 结论.1参考文献.12附录.121创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日电力电子技术是建立在电子学、电

5、工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它自己是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包含电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本资料，最经常使用的资料为单晶硅 ;它的理论基础为半导体物理学 ;它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要求，又开发出许多电能转换电路。这些电路中还包含各种控制、触发、呵护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。利用这些电路，根据应用对象的分歧，组成了各种用途的整机，称为

6、电力电子装置。这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包含了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流呵护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM 控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变成直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采取电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等

7、）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采取整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日2. 单相半波可控整流电路设计单相半波可控电路总体设计框图如图所示图11) 设计的电路为单相半波可控整流电路，负载为电阻负载。2) 已知参数：直流负载电阻R V ，单相交流电压U 100cos100 tV)。3) 绘制电路原理图。首先，分别分析并计算电阻两端平均电压 25V 和 V ，功率管相对应的触发角。其

8、次，依照原理图，在仿真软件中建立仿真模型， 验证计算结果，结果应包含电阻两端平均电压 25V 和 V时的电路工作的波形图。并对仿真结果进行需要的文字分析4) 根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件类型，可供选择的变流器件为晶闸管、MOSFET和，设计电路原理图；5) 画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日Ud0创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日实验电路如图 2 所示。通过查阅有关资料分析其工作原理，确定器件变流

9、器件为Mosfet。主电路原理说明： T为变压器，Uvt是变流器MOSFET 两端电压，U2为变压器副端电压，R为阻性负载，Ud为负载两段电压。Id为流过负载的电流，Ug为触发电压。根据MOSFET导通的两个条件（MOSFET 的阳-阴极之间加正向电压；门极加正向电压，流入足够的门极电流）可以判断：在电源电压U2的正半周，U20，MOSFET 承受正向电压，可以被触发导通，但在给MOSFET 门极施加触发信号之前，MOSFET 处于正向阻断状态，电流Id=0,输出电压Ud=0，电源电压全部加在MOSFET上，即Uvt=U2。 设在wt 时刻向MOSFET送出触发脉冲，MOSFET被触发导通，若

10、忽略MOSFET的导通压降，则输出电压与电源电压相等，即ud=u2，电流Id=ud/Rd。 当 时，电源电压u2=0，使得流2过MOSFET的电流降到维持电流以下而关断，此时电流Id=0，ud=0. 在电源电压u2的负半周，u20，MOSFET承受反向电压，处于反向阻断状态，负载电压ud=0，电源电压全部加在MOSFET上，Uvt=u2。直到第二个周期相当于t1时刻再次施加触发脉冲，MOSFET再次被触发导通，如此周而复始。：2根据设计要求可知电源电压为余弦函数，有效值U2T s，触发，角 22U2输出电压平均值： 负载电阻值：R 5sin(1sin)（21） V 时，有公式可求出触发角 Ud

11、电流平均值 Id=5AR创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日时，有公式可求出触发角 VUdR电流平均值Id =6A2.4 带电阻负载时的工作情况 (1)在电源电压正半波（ 区间），MOSFET承受正向电压，脉冲Ug在2 2wt 处触发MOSFET，MOSFET开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。（2）在 时刻，U 2=0，电源电压自然过零，MOSFET电流小于维持电流2而关断，负载电流为零。 （3）在电源电压负半波（ 区间），MOSFET承受反向电压而处于关断状2 2态，负载上没有输出电压，负载电流为零。(4)直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲

12、Ug在 处又触发MOSFET，MOSFET再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不竭重复。3. MATLAB仿真3.1 MATLAB仿真图创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日图5创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日图创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日图3.2.4 设置时的脉冲参数当 Ud=25V 时，触发参数如图创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日当 Ud=30V 时，触发参数如图创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日图仿真结果分析创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日创作时间：贰零

13、贰壹年柒月贰叁拾日4. 结论及体会结合以上波形图，我们可以分析出单相半波可控整流电路具有以下的特点：1、阻性负载时 Ud 和 Id 波形相同；2、MOSFET 在触发时换流；3、在一个周期内，Ud 只有一个波形；这次课程设计让我明白了很多关于电力电子技术方面的知识，尤其是在课本中没有完全介绍的。要完成这次课程设计，关靠书本知识是远远不敷的，所以我查阅了很多关于电力电子的书籍，而且也通过网络查到了很多相关的知识，为这次课程设计做了很多帮忙。对于课程设计的内容，首先要做的应是对设计内容的理论理解，在理论充分理解的基础上，才干做好课程设计，才干设计出性能良好的电路。整流电路中，基本元件的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。设计过程中，我明白了整流电路，尤其是单相半波可控整流电路的重要性以及整流电路设计方法的多样性。通过这次课程设计，我对文档的编排也有了一定的掌握，这对于以后的结业设计及工作需要都有很大的帮忙，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子这门课程