电力电子技术课程设计-单相全控桥式整流电路带电阻+反电动势负载 - 副本

中南大学电力电子技术课程设计报告班级:电气1203班学号:0909122413姓名:郑沛洲指导老师:陈有根前言电力电子学,又称功率电子学(PowerElectronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。随着科学技术的日益发展人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。本次课程设计主要是对单相全控桥式晶闸管整流电路的研究。首先是对单相全控桥式晶闸管整流电路的整体设计，包括主电路，触发电路，保护电路。主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。之后就对整体电路进行Matlab仿真，最后对仿真结果进行分析与总结。

目录HYPERLINK前言 2HYPERLINK一、设计题目与要求 4HYPERLINK二、主电路设计 4HYPERLINK2.1主电路原理图 4HYPERLINK2.2工作原理 5HYPERLINK2.3元器件介绍——晶闸管（SCR） 5HYPERLINK2.4整流电路参数计算 7HYPERLINK2.5晶闸管元件选取 8HYPERLINK2.6晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响 9HYPERLINK2.6.1对电网的影响 9HYPERLINK2.6.2系统功率因数分析 10HYPERLINK三、驱动电路设计 12HYPERLINK3.1触发电路简介 12HYPERLINK3.2触发电路设计要求 12HYPERLINK3.3集成触发电路TCA785 13HYPERLINK3.3.1TCA785芯片介绍 13HYPERLINK3.3.2TCA785锯齿波移相触发电路 17HYPERLINK四、保护电路设计 18HYPERLINK4.1过电压保护 18HYPERLINK4.2过电流保护 20HYPERLINK4.3电流上升率的抑制 21HYPERLINK4.4电压上升率的抑制 21HYPERLINK五、系统MATLAB仿真 22HYPERLINK5.1MATLAB软件介绍 22HYPERLINK5.2系统建模与参数设置 22HYPERLINK5.3系统仿真结果及分析 25HYPERLINK设计心得 30HYPERLINK参考文献 30HYPERLINK附录主电路图与触发电路图 31

一、设计题目与要求单相全控桥式晶闸管整流电路的设计（反电势、电阻负载）1.设计条件：1)电源电压：交流100V/50Hz2)输出功率：1KW3)移相范围：30o--150o4)反电势：E=70V2.要求完成的主要任务：1)主电路设计（包括整流元件定额的选择和计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。2)触发电路设计：触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的产生。3)晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计，计算保护元件参数并选择保护元件型号。4)利用仿真软件分析电路的工作过程。二、主电路设计2.1系统原理方框图系统原理方框图如2.1所示：整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。根据设计任务，在此设计中采用单相桥式全控整流电路接电阻性负载。2.2主电路原理图图2-1单相桥式全控整流电路接反电动势-电阻负载2.3工作原理当整流电压的瞬时值小于反电势E时，晶闸管承受反压而关断，这使得晶闸管导通角减小。晶闸管导通时，，,晶闸管关断时，。与电阻负载相比晶闸管提前了电角度停止导电，称作停止导电角。若α<时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟，即α=。2.4元器件介绍——晶闸管（SCR）晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。外形有螺栓型和平板型两种封装，引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端，对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便，平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。在分析SCR的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和V2串级而成。其工作过程如下：UGK>0→产生IG→V2通→产生IC2→V1通→IC1↗→IC2↗→出现强烈的正反馈，G极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR饱和导通。晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。图2-4晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)工作原理晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时(UAK<0)，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通(即UAK>0，IGK>0才能开通)。（1）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；（2）要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。2.5整流电路参数计算当晶闸管导通时，输出端电压仍是，当电流断续，晶闸管阻断时，输出端电压即为反电势电压，因为输出平均电压比电阻负载时高，其输出平均电压为：当α<时，如果触发脉冲宽度小于-则电路无法工作，如为宽脉冲触发，则总是在=处触发脉冲起作用，其最大输出平均电压为:可见其最大输出平均电压与停止导电角有关。因为则最大输出平均电压：根据设计要求，，满足α>，即晶闸管可以正常触发导通。根据热效应发热相等原理，整流输出电压有效值：105.14V整流输出电流有效值：因为P=1000W，E=70V，则，所以R=3.7Ω那么最大输出平均电流：流过晶闸管的电流平均值：流过晶闸管的电流有效值：变压器二次电流有效值与输出直流电流有效值相等：不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量：2.6晶闸管元件选取由于单相桥式全控整流带电阻负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。1）额定电压通常取和中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。晶闸管的额定电压：其中是电路中加在管子上的最大瞬时电压，本电路，则额定电压取3倍裕量：2）额定电流选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值大于实际流过管子电流最大有效值，即，一般取 则额定电流取2倍裕量：3）通态平均管压降。指在规定的工作温度条件下，使晶闸管导通的正弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值，一般在0.4～1.2V。4）维持电流。指在常温门极开路时，晶闸管从较大的通态电流降到刚好能保持通态所需要的最小通态电流。一般值从几十到几百毫安，由晶闸管电流容量大小而定。5）门极触发电流。在常温下，阳极电压为6V时，使晶闸管能完全导通所需的门极电流，一般为毫安级。6）断态电压临界上升率。在额定结温和门极开路的情况下，不会导致晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率。一般为每微秒几十伏。7）通态电流临界上升率。在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电流上升率。若晶闸管导通时电流上升太快，则会在晶闸管刚开通时，有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而损坏晶闸管。综上所述，参考KP晶闸管型号参数表满足本次设计要求的是KP20，因此选用4个KP20型号的晶闸管。2.6晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响2.6.1对电网的影响晶闸管变流设备一般都是通过变压器与电网连接的，因此其工作频率为工频，初级电压即为交流电网电压。经过变压器的耦合，晶闸管主电路可以得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分，减小电网污染。在变流电路所需的电压与电网电压相差不多时，有时会采用自耦变压器；当变流电路所需的电压与电网电压一致时，也可以不经变压器而直接与电网连接，不过要在输入端串联“进线电抗器”以减少对电网的污染。晶闸管装置中的无功功率，会对公用电网带来不利影响：1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。2)无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加。3)使线路压降增大，冲击性无功功率负载还会使电压剧烈波动。晶闸管装置还会产生谐波，对公用电网产生危害，包括：1)谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。2)谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏。3)谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，会使上述1)和2)两项的危害大大增加，甚至引起严重事故。4)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表不准确。5)谐波会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。2.6.2系统功率因数分析忽略换相过程和电流脉动，带电阻-反电动势负载，假设接了平波电抗器，所以负载电感足以使电流连续，则电路的工作情况与感性负载时相似，即可以根据感性负载来讨论功率因数。那么变压器二次电流波形近似为理想方波，电流i2的波形见图2-5。图2-5将电流波形分解为傅里叶级数，可得：其中基波和各次谐波有效值为：可见，电流中仅含奇次谐波。各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。基波电流有效值为的有效值，结合上式可得基波因数为从图2-5可以明显看出，电流基波与电压的相位差就等于控制角a，故位移因数为所以，功率因数为

三、驱动电路设计3.1触发电路简介电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用良好性能的驱动电路，可以使电力电子器件工作在比较理想的开关状态，缩短开关时间，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有很大的意义。对于相控电路这样使用晶闸管的场合，在晶闸管阳极加上正向电压后，还必须在门极与阴极之间加上触发电压，晶闸管才能从截止转变为导通，习惯上称为触发控制。提供这个触发电压的电路称为晶闸管的触发电路。它决定每一个晶闸管的触发导通时刻，是晶闸管装置中不可缺少的一个重要组成部分。晶闸管相控整流电路，通过控制触发角的大小即控制触发脉冲起始位来控制输出电压的大小，为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证触发角的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。3.2触发电路设计要求晶闸管的型号很多，其应用电路种类也很多，不同的晶闸管型号，应用电路对触发信号都会有不同的要求。但是，归纳起来，晶闸管触发主要有移相触发，过零触发和脉冲列调制触发等。不管是哪种触发电路，对它产生的触发脉冲都有如下要求：1、触发信号为直流、交流或脉冲电压，由于晶闸管导通后，门极触发信号即失去了控制作用，为了减小门极的损耗，一般不采用直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采用脉冲触发信号。2、触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。触发信号功率大小是晶闸管元件能否可靠触发的一个关键指标。由于晶闸管元件门极参数的分散性很大，且随温度的变化也大，为使所有合格的元件均能可靠触发，可参考元件出厂的试验数据或产品目录来设计触发电路的输出电压、电流值，并有一定的裕量。3、触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发信号导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。普通晶闸管的导通时间约为6，故触发电路的宽度至少应有以上，对于电感性负载，由于电感会抑制电流的上升，触发脉冲的宽度应更大一些，通常为0.5至1，此外，某些具体电路对触发脉冲宽度会有一定的要求，如三相全控桥等电路的触发脉冲宽度要大于60°或采用双窄脉冲。为了快速而可靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲的前沿叠加一个强触发脉冲，强触发脉冲的电流波形如图3-1所示。强触发电流的幅值可达到最大触发电流的5倍。前沿约为几。图3-1强触发电流波形4、触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。为保证控制的规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期都在相同控制角α触发导通，这就要求脉冲的频率必须与阳极电压同步。同时，不同的电路或者相同的电路在不同的负载、不同的用途时，要求的变化的范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿与阳极电压的相位变化范围不同，所用触发电路的脉冲移相范围必须满足实际的需要。3.3集成触发电路TCA7853.3.1TCA785芯片介绍

TCA785是德国西门子(Siemens)公司于1988年前后开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它是取代TCA780及TCA780D的更新换代产品，其引脚排列与TCA780、TCA780D和国产的KJ785完全相同，因此可以互换。目前，它在国内变流行业中已广泛应用。与原有的KJ系列或KC系列晶闸管移相触发电路相比，它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相范围更宽，且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节，所以适用范围较广。（1）引脚排列、各引脚的功能及用法TCA785是双列直插式16引脚大规模集成电路。它的引脚排列如图3-2所示。图3-2TCA785的引脚排列各引脚的名称、功能及用法如下：

引脚16(VS)：电源端。使用中直接接用户为该集成电路工作提供的工作电源正端。

引脚1(OS)：接地端。应用中与直流电源VS、同步电压VSYNC及移相控制信号V11的地端相连接。

引脚4(Q1)和2(Q2)：输出脉冲1与2的非端。该两端可输出宽度变化的脉冲信号，其相位互差180°，两路脉冲的宽度均受非脉冲宽度控制端引脚13(L)的控制。它们的高电平最高幅值为电源电压VS，允许最大负载电流为10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时，电路自身结构允许其开路。

引脚14(Q1)和15(Q2)：输出脉冲1和2端。该两端也可输出宽度变化的脉冲，相位同样互差180°，脉冲宽度受它们的脉宽控制端引脚12(C12)的控制。两路脉冲输出高电平的最高幅值为5VS。

引脚13(L)：非输出脉冲宽度控制端。该端允许施加电平的范围为-0.5V—5VS，当该端接地时，Q1、Q2为最宽脉冲输出，而当该端接电源电压VS时，Q1、Q2为最窄脉冲输出。

引脚12(C12)：输出Q1、Q2脉宽控制端。应用中，通过一电容接地，电容C12的电容量范围为150—4700pF，当C12在150—1000pF范围内变化时，Q1、Q2输出脉冲的宽度亦在变化，该两端输出窄脉冲的最窄宽度为100μs，而输出宽脉冲的最宽宽度为2000μs。引脚11(V11)：输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中，通过输入电阻接用户控制电路输出，当TCA785工作于50Hz，且自身工作电源电压Vs为15V时，则该电阻的典型值为15kΩ，移相控制电压V11的有效范围为0.2V—Vs-2V，当其在此范围内连续变化时，输出脉冲Q1、Q2及Q1，Q2的相位便在整个移相范围内变化，其触发脉冲出现的时刻为：trr=(V11R9C10)/(VREFK)式中R9、C10、VREF──分别为连接到TCA785引脚9的电阻、引脚10的电容及引脚8输出的基准电压；K──常数。

为降低干扰，应用中引脚11通过0.1μF的电容接地，通过2.2μF的电容接正电源。

引脚10(C10)：外接锯齿波电容连接端。C10的实用范围为500pF—1μF。该电容的最小充电电流为10μA。最大充电电流为1mA，它的大小受连接于引脚9的电阻R9控制，C11两端锯齿波的最高峰值为VS-2V，其典型后沿下降时间为80μs。

引脚9(R9)：锯齿波电阻连接端。该端的电阻R9决定着C10的充电电流，其充电电流可按下式计算：I10=VREFK/R9

连接于引脚9的电阻亦决定了引脚10锯齿波电压幅度的高低，锯齿波幅值为：V10=VREFK/(R9C10)，电阻R9的应用范围为3—300kΩ。

引脚8(VREF)：TCA785自身输出的高稳定基准电压端。负载能力为驱动10块CMOS集成电路，随着TCA785应用的工作电源电压VS及其输出脉冲频率的不同，VREF的变化范围为2.8—3.4V，当TCA785应用的工作电源电压为15V，输出脉冲频率为50Hz时，VREF的典型值为3.1V，如用户电路中不需要应用VREF，则该端可以开路。

引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出的两个逻辑脉冲信号端。其高电平脉冲幅值最大为VS-2V，高电平最大负载能力为10mA。QZ为窄脉冲信号，它的频率为输出脉冲Q2与Q1或Q1与Q2的两倍，是Q1与Q2或Q1与Q2的或信号，QV为宽脉冲信号，它的宽度为移相控制角φ+180°，它与Q1、Q2或Q1、Q2同步，频率与Q1、Q2或Q1、Q2相同，该两逻辑脉冲信号可用来提供给用户的控制电路作为同步信号或其它用途的信号，不用时可开路。

引脚6(I)：脉冲信号禁止端。该端的作用是封锁Q1、Q2及Q1、Q2的输出脉冲，该端通常通过阻值10kΩ的电阻接地或接正电源，允许施加的电压范围为-0.5V—VS，当该端通过电阻接地，且该端电压低于2.5V时，则封锁功能起作用，输出脉冲被封锁。而该端通过电阻接正电源，且该端电压高于4V时，则封锁功能不起作用。该端允许低电平最大灌电流为0.2mA，高电平最大拉电流为0.8mA。引脚5(VSYNC)：同步电压输入端。应用中需对地端接两个正反向并联的限幅二极管，该端吸取的电流为20—200μA，随着该端与同步电源之间所接的电阻阻值的不同，同步电压可以取不同的值，当所接电阻为200kΩ时，同步电压可直接取AC220V。（2）基本设计特点

TCA785的基本设计特点有：能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别，因而可方便地用作过零触发而构成零点开关；它具有宽的应用范围，可用来触发普通晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管及作为功率晶体管的控制脉冲，故可用于由这些电力电子器件组成的单管斩波、单相半波、半控桥、全控桥或三相半控、全控整流电路及单相或三相逆变系统或其它拓扑结构电路的变流系统；它的输入、输出与CMOS及TTL电平兼容，具有较宽的应用电压范围和较大的负载驱动能力，每路可直接输出250mA的驱动电流；其电路结构决定了自身锯齿波电压的范围较宽，对环境温度的适应性较强，可应用于较宽的环境温度范围(-25—+85°C)和工作电源电压范围(-0.5—+18V)。（3）极限参数电源电压：+8—18V或±4—9V；移相电压范围：0.2V—VS-2V;输出脉冲最大宽度：180°；最高工作频率：10—500Hz；高电平脉冲负载电流：400mA；低电平允许最大灌电流：250mA；输出脉冲高、低电平幅值分别为VS和0.3V；同步电压随限流电阻不同可为任意值；最高工作频率：10—500Hz；工作温度范围：军品-55—+125℃，工业品-25—+85℃，民品0—+70℃。3.3.2TCA785锯齿波移相触发电路由于TCA785自身的优良性能，决定了它可以方便地用于主电路为单个晶闸管或晶体管，单相半控桥、全控桥和三相半控桥、全控桥及其它主电路形式的电力电子设备中触发晶闸管或晶体管，进而实现用户需要的整流、调压、交直流调速、及直流输电等目的。西门子TCA785触发电路，它对零点的识别可靠，输出脉冲的齐整度好，移相范围宽；同时它输出脉冲的宽度可人为自由调节。西门子TCA785外围电路如图3-3所示。图3-3TCA785锯齿波移相触发电路原理图锯齿波斜率由电位器RP1调节，RP2电位器调节晶闸管的触发角。交流电源采用同步变压器提供，同步变压器与整流变压器为同一输入，根据TCA785能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别，从而可保证触发脉冲与晶闸管的阳极电压保持同步。同步变压器的变比选为。四、保护电路设计在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外，采用合适的过电压、过电流、保护和保护也是必要的。4.1过电压保护以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端的过电压保护三种。

图4-1过电压抑制措施及配置位置F¾避雷器D¾变压器静电屏蔽层C¾静电感应过电压抑制电容RC1¾阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2¾阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路RV¾压敏电阻过电压抑制器RC3¾阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4¾直流侧RC抑制电路RCD¾阀器件关断过电压抑制用RCD电路（1）交流侧过电压保护可采用阻容保护或压敏电阻保护。=1\*GB3①阻容保护（即在变压器二次侧并联电阻R和电容C进行保护）单相阻容保护的计算公式如下：S：变压器每相平均计算容量（VA）；：变压器副边相电压有效值（V）；%：变压器激磁电流百分值；%：变压器的短路电压百分值。当变压器的容量在（10—1000）KVA里面取值时%=(4—10)在里面取值，%=(5—10）里面取值。电容C的单位为μF，电阻的单位为Ω。电容C的交流耐压≥1.5U。U：正常工作时阻容两端交流电压有效值。根据公式算得电容值为2.3μF,交流耐压为150V，电阻值为27.04Ω，在设计中我们取电容为3μF，电阻值为28Ω。=2\*GB3②压敏电阻的计算==1.3××100=183.85V选MYG-40D210K型压敏电阻（允许偏差+10％）作交流侧浪涌过电压保护。（2）直流侧过电压保护直流侧保护可采用与交流侧保护相同的方法，可采用阻容保护和压敏电阻保护。但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成加大。因此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。(1.8～2)=(1.8～2.2)×101.31=182.36～222.88V选MYG-40D210K型压敏电阻(允许偏差+10％)作直流侧过压保护。（3）晶闸管两端的过电压保护抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法，可查下面的经验值表确定阻容参数值。表4-1阻容保护的数值(一般根据经验选定)晶闸管额定电流/A1020501002005001000电容/μF0.10.150.20.250.512电阻/Ω1008040201052由于，由上表可知选取C=0.1µF，R=100Ω。4.2过电流保护图4-2过电流保护措施及配置位置电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。快速熔断器的断流时间短，保护性能较好，是目前应用最普遍的保护措施。快速熔断器可以安装在直流侧、交流侧和直接与晶闸管串联。与晶闸管串联的快速熔断器的选用一般遵循以下几条原则：（1）快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值。（2）快速熔断器的额定电流是指电流有效值，晶闸管额定电流是指电流平均值（通态电流平均值）。选用时要求快速熔断器的熔体额定电流小于被保护晶闸管额定电流所对应的有效值的1.57，同时要大于正常运行时线路中流过该元件实际电流有效值。即式中——晶闸管通态电流平均值——快速熔断器的熔体额定电流——流过晶闸管的电流有效值（3）熔断器（安装熔体的外壳）的额定电流应大于或等于熔体额定电流值。接电阻-反电动势负载的单相全控桥电路，通过晶闸管的有效值，，那么选择比较合适。选取RLS-10快速熔断器，熔体额定电流10A。4.3电流上升率的抑制晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密很大，然后以0.1mm/μs的扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率过大，会导致PN结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如图4-3所示。图4-3串联电感抑制回路4.4电压上升率的抑制加在晶闸管上的正向电压上升率也应有所限制,如果过大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流，该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。为抑制的作用，可以在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。如图4-4所示。图4-4并联R-C阻容吸收回路五、系统MATLAB仿真5.1MATLAB软件介绍本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种，一是以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行