阻性负载单相桥式全控整流系统的设计与仿真.docVIP

淮 海 工 学 院 课程设计报告书 题 目： 阻性负载单相桥式全控整流 系统的设计与仿真 学 院： 电子工程 专 业： 自动化 班 级： D自动化101 姓 名： 万新建 学 号： 511021226 1 绪论 电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率控制的电子技术。电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段，是当代高新技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。 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。 2.设计目的、要求 2.1设计目的 加深理解《电力电子技术》课程的基本理论。 加深理解阻性负载单相桥式全控整流电路的工作原理。 3．掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。 4．学习MATLAB仿真软件及各模块参数的确定。 2.2 设计内容和要求 设计条件： 1．电源电压：交流100V/50Hz 2．输出功率：500W 3．触发角a=30°和90° 4．纯电阻负载 根据课程设计题目和设计条件，说明主电路的工作原理、计算选择元器件参数。 设计内容包括： 1．整流变压器额定参数的计算 2．晶闸管电流、电压额定参数选择 3．触发电路的设计 3.设计指标 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，确定各器件参数，设计电路原理图。 2．利用MATLAB仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 3.仿真用示波器模块观察和记录电源电压、触发信号、晶闸管电流和电压，负载电流和电压的波形图。 4.总体框图设计 单相半控桥式整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 单相全控桥式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。 单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。 根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。 4.1 整流电路设计 图3.1单相桥式全控整流电路（纯电阻性负载） 单相桥式全控整流电路是由交流电源、整流变压器、晶闸管、负载以及触发电路组成。 其工作原理如下： 1）在u2正半波的（0～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1、4= Ut2、3=1/2*u2。 2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。 4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。 5. 各部分的设计 5.1晶闸管 晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon