《電力電子技術》課程設計單相相控整流電路的應用

1、 - 12 - 南京工程學院工程基礎實驗與訓練中心 本科課程設計說明書（論文） 題 目： 單相相控整流電路的應用 專 業(yè)： 自動化（系統(tǒng)集成） 班 級： d自集成092 學 號： 學生姓名： 工程基礎實驗與訓練中心2011年12月20日單相相控整流電路的應用一. 課程設計的目的在學習完電力電子技術相關課程之后進行的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是電氣自動化專業(yè)學生在整個學習過程中一項綜合性實踐環(huán)節(jié)，是工程技術應用型人才培養(yǎng)目標的重要組成部分，是走向工作崗位、從事專業(yè)技術之前的一項綜合性技能訓練，對學生的職業(yè)能力培養(yǎng)和實踐技能訓練具有相當重要的意義。1、通過課題設計，可提高學生綜合運用知識的能力，能

2、鞏固課程知識，加深對理論知識的理解，鞏固和擴展學生的知識領域、訓練學生綜合運用所學的理論知識，培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度和提高獨立工作的能力，提升學生發(fā)現問題和解決問題的能力，從而能初步解決一些實際問題。2、通過設計，能初步掌握電力電子系統(tǒng)設計方法，培養(yǎng)學生查閱資料，文獻檢索的能力，特別是如何利用internet檢索需要的文獻資料。獨立獲取新知識、新信息的能力，熟悉國家有關技術和經濟方面的方針政策和安全規(guī)程，訓練使用設計手冊的技術資料的能力； 3、提高學生課程設計報告撰寫水平，為以后其它學科寫課程設計實驗報告積累經驗。 4、培養(yǎng)學生設計和繪制電路圖的能力。二. 設計的任務、指標內容及要求。（1）采

3、用單相相控整流電路，主要由主電路、觸發(fā)電路組成。（2）觸發(fā)電路不采用單結晶體管自激振蕩觸發(fā)電路。（3）同步輸入電源：單相交流工頻電源，220v，50hz。（4）負載為40w白熾燈。 三.方案的設計根據課題要求正確選擇主電路形式；單相相控整流電路主電路有單相半波、單相橋式全控、單相橋式半控等。1、 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路的優(yōu)點是線路簡單、調整方便，其缺點是輸出電壓脈動大，負載電流脈動大（電阻性負載時），且整流變壓器二次繞組中存在直流電流分量，使鐵心磁化，變壓器容量不能充分利用。若不用變壓器，則交流回路有直流電流，使電網波形畸變引起額外損耗。因此單相半波相控整流電路只適用于小容量

4、，波形要求不高的的場合。2、 單相橋式全控整流電路此電路對每個導電回路進行控制，無須用續(xù)流二極管，也不會失控現象，負載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應用廣泛。變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。并且單相橋式全控整流電路具有輸出電流脈動小，功率因素高的特點。但是，電路中需要四只晶閘管，且觸發(fā)電路要分時觸發(fā)一對晶閘管，電路復雜，兩兩晶閘管導通的時間差用分立元件電路難以控制。 3單項全破可控整流電路此電路變壓器是帶中心抽頭的，結構比較復雜，。不存在直流磁化的問題，適用于輸出低壓的場合作電流脈沖大（電阻性負載

5、時），且整流變壓器二次繞組中存在直流分量,使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。相同的負載下流過晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路2倍，在均電流減小一半；且功率因數提高了一半。但觸發(fā)電路若采用分立元件觸發(fā)電路，時間差問題難以解決，且根據兩個晶閘管的接線方式有時可能則會導致電路短路。故也不用此電路。4單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路用二只晶閘管和二只二極管，根據兩個晶閘管的接線方式，可以使用分立元件觸發(fā)電路，且觸發(fā)電路相對簡單，當兩個晶閘管被同時

6、導通時，由二極管在電源電壓過零時自然換流其性能和單相橋式全控整流電路相同，具有同等優(yōu)點。故采用此電路作為本次課程設計的主電路。 b觸發(fā)電路的選擇和設計可供選擇的觸發(fā)電路有同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，同步信號為正弦波的觸發(fā)電路，kc04集成移相觸發(fā)器，六路雙脈沖發(fā)生器。1、 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路基本環(huán)節(jié)：脈沖形成與放大環(huán)節(jié)鋸齒波形成和脈沖移相環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)強觸發(fā)脈沖形成環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)2、 同步信號為正弦波的觸發(fā)電路（1）三個基本環(huán)節(jié)：同步移相 脈沖形成整形 脈沖功放輸出（2）工作原理晶體管v1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在v1的基極上綜合了同步信號ut，偏移電壓ub及控制電壓uc。利用垂直

7、控制原理，將幾條支路進行并聯電流疊加。本電路中rp2可調節(jié)ub，也可調節(jié)uc改變晶體管v1從截止到導通的翻轉時刻，來產生觸發(fā)電路不同的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦合單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，v2的集電極通過vd5耦合到v3的基極，v3的集電極通過c4、rp3耦合到v2的基極。當同步移相環(huán)節(jié)送出負脈沖時，使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉，從而輸出脈寬可調的、幅值足夠的觸發(fā)脈沖，起到脈沖整形與放大作用。 3. kc04集成移相觸發(fā)器 它可分為同步鋸齒波形成、移相、脈沖形成脈沖輸出等幾部分電路c：繪制完整的主電路電氣原理圖和觸發(fā)電路原理框圖；1. 主電路電氣原理圖2.觸發(fā)電路電氣原理圖 d.介紹主電路各元件功能和整體電

8、路工作原理，繪制電路各點電壓波形圖；同步信號為正弦波的觸發(fā)電路工作原理：同步信號為正弦波ut ，由同步變壓器副邊提供。同步移相環(huán)節(jié)：晶體管v1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在v1的基極上綜合了同步信號ut，偏移電壓ub及控制電壓uc。利用垂直控制原理，將幾條支路進行并聯電流疊加。本電路中rp2可調節(jié)ub，也可調節(jié)uc改變晶體管從截止到導通的翻轉時刻，來產生觸發(fā)電路不同的控制角。脈沖形成放大環(huán)節(jié)是一集基耦單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，v2的集電極通過vd5耦合到v3的基極，v3的集電極通過c4、rp3耦合到v2的基極。當同步移相環(huán)節(jié)送出負脈沖時，使單穩(wěn)態(tài)電路翻轉，從而輸出脈寬可調的、幅值足夠的觸發(fā)脈沖，起到脈沖整形

9、與放大作用。（2）電路中各處電壓波形的分析。 主電路各點波形 觸發(fā)電路各點波形總結與體會：ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1

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