单相桥式半控整流电路设计

中北大学电子技术课程设计说明书第②额定电流又称为额定通态平均电流。其定义是在室温QUOTE和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于QUOTE的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使正向电流值没超过额定值，但峰值电流将非常大，可能会超过管子所能提供的极限，使管子由于过热而损坏。使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管，而且应留一定的裕量，一般取1.5~2倍。正弦半波电流平均值、电流有效值和电流最大值三者的关系为：因为是电阻负载，则有：==67.5VΩ,=100V，QUOTE=60°时，晶闸管承受最大电压为：考虑到2～3倍安全裕量，则晶闸管的额定电压为晶闸管承受的最大电流QUOTE为：,3.触发电路的设计对于使用晶闸管的电路，在晶闸管阳极加正向电压后，还必须在门极与阴极之间加触发电压，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。驱动电路亦称触发电路。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全、可靠、经济运行的前提。3.1对触发电路的要求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。触发电路对其产生的触发脉冲要求:

1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。

2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

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。图3强触发电流波形3.2单结晶体管触发电路该触发电路主要运用的器件是单结晶体管，单结晶体管（简称UJT）又称基极二极管，它是一种只有一个PN结和两个电阻接触电极的半导体器件，它的基片为条状的高阻N型硅片，两端分别用欧姆接触引出两个基极b1和b2。在硅片中间略偏b2一侧用合金法制作一个P区作为发射极e。其结构、符号和效电路如图4所示。图4单结晶体管的结构符号和等效电路从图4可以看出，两基极b1与b2之间的电阻称为基极电阻：

式中：rb1第一基极与发射结之间的电阻，其数值随发射极电流ie而变化，rb2为第二基极与发射结之间的电阻，其数值与ie无关；发射结是PN结，与二极管等效。

η称为分压比，其值一般在0.30.85之间，如果发射极电压VE由零逐渐增加，就可测得单结晶体管的伏安特性，见图5图5单结晶体管的伏安特性（1）当Ve＜ηVbb时，发射结处于反向偏置，管子截止，发射极只有很小的漏电流Ice

（2）当Ve≥ηVbb+VD时，VD为二极管正向压降（约为0.7伏），PN结正向导通，Ie显著增加，rb1阻值迅速减小，Ve相应下降，这种电压随电流增加反而下降的特性，称为负阻特性。管子由截止区进入负阻区的临界P称为峰点，与其对就的发射极电压和电流，分别称为峰点电压Vp和峰点电流Ip和峰点电流Ip。Ip是正向漏电流，它是使单结晶体管导通所需的最小电流，显然Vp=ηVbb。（3）随着发射极电流ie不断上升，Ve不断下降，降到V点后，Ve不在降了，这点V称为谷点，与其对应的发射极电压和电流，称为谷点电压，Vv和谷点电流Iv。

（4）过了V点后，发射极与第一基极间半导体内的载流子达到了饱和状态，所以uc继续增加时，ie便缓慢地上升，显然Vv是维持单结晶体管导通的最小发射极电压，如果Ve＜Vv，管子重新截止。4．MATLAB仿真4.1.仿真模型模块介绍 1）交流电源提取路径：Simulink\SimpowerSystem\ElectricalSources\ACVoltageSource 2)直流电压提取路径：Simulink\SimpowerSystem\ElectricalSources\DCVoltageSource 3）晶闸管提取路径：Simulink\SimpowerSystem\PowerElectronics\Thyristor 4)脉冲信号发生器提取路径：Simulink\Simulink\Sources\PulseGenerator 5)负载电阻提取路径：Simulink\SimpowerSystem\Elements\SeriesRLCBranch 6)电压测量提取路径：Simulink\SimpowerSystem\Measurements\VoltageMeasurements 7)电流测量提取路径：Simulink\SimpowerSystem\Measurements\CurrentMeasurements 8)示波器提取路径：Simulink\Simulink\Sinks\Scop4.2仿真模型的设计 将单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真模型如下图6所示。图6单相桥式全控整流电路的MATLAB仿真模型4.3仿真波形图7=60度QUOTE时波形5.心得体会这次课程设计是对我们所学内容的一次复习与拓展，它要求我们掌握利用MATLAB仿真电力电子器件。通过单相全控桥式整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子技术产生了浓烈的兴趣。

对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，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。

每次做课程设计我都感觉比较棘手，因为它不单是要求你单纯地完成一个题目，而是要求你对所学的知识都要弄懂，并且能将其贯穿起来，是综合性比较强的，尽管如此我还是迎难而上了，首先把设计任务搞清，不能盲目地去做，要找相关资料，我用了两天在上图书馆和在网上找资料，然后对资料进行整理，这其中也拓展了我的知识面。

在设计触发电路时，我遇到了很多种选择，最后选择了一种比较简单的电路图，这也许是一种对复杂电路的逃避，不过我还是知道了触发电路的三种分类，对书本上没仔细讨论的这方面的内容有所了解。在利用MATLAB进行仿真的过程中，一直出现我无法判断的错误，让我十分纠结，在寻求同学的帮助和查阅资料之后，问题得到了解决，感到十分轻松愉快。

在这次学习的过程中，也许过程比较紧张和费神，但是当最终的结果出现在我面前的时候却是一种难得的喜悦，这是一种我们平时难以获得的体会。我们应该正视课程设计，好好的利用课设提升自己本