單項(xiàng)橋式整流電路

1、成績推南呼紀(jì)摩院課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：單相橋式全控整流電路設(shè)計(jì)阻感負(fù)載學(xué)生姓名：王新星學(xué)生學(xué)號(hào)：0808220134系另1：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化屆另2013指導(dǎo)教師：胡艷麗電氣信息工程學(xué)院制2012年10月單相橋式全控整流電路設(shè)計(jì)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2013屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告阻感負(fù)載學(xué)生：王新星指導(dǎo)老師：胡艷麗電氣信息工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)1. 課程設(shè)計(jì)目的與要求1.1課程設(shè)計(jì)目的綜合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)電壓可調(diào)功能的直流電源系統(tǒng)（整流電路） 。掌握整流電路的工作原理和設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)自己獨(dú)立思考分析，獨(dú)立搜集資料，獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。熟練和掌握分析、總結(jié)、撰寫課程設(shè)計(jì)的方法。1.2課程設(shè)

2、計(jì)要求1. 單相橋式全控整流電路設(shè)計(jì)要求：負(fù)載為阻感負(fù)載：L=0.5 H, R=10Q2. 技術(shù)要求電源電壓：交流100V/50HZ觸發(fā)角度a： 0 901.3課程設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)電路，電力電子技術(shù)，MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用。2. 課程設(shè)計(jì)方案選擇2.1整流電路單相相控整流電路分為單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。整流電路的負(fù) 載可以概括為電阻性負(fù)載、阻感負(fù)載、電容性負(fù)載和電動(dòng)勢負(fù)載，負(fù)載性質(zhì)的不同對(duì)于 電路的影響也各不相同，輸出特點(diǎn)不同。電路簡圖如下：1A圖1整流電路在單相橋式全控整流電路中，晶閘管 VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，晶閘管 VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂。VT1和VT3組成共陰

3、極組，加觸發(fā)脈沖后，陽極電位高者導(dǎo)通。VT2和VT4組成共陽極組，加觸發(fā)脈沖后，陰極電位低者導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖每隔180觸發(fā)一次，分別觸發(fā) VT1、VT4和VT2、VT3。單相橋式全控整流電路具有輸出電流脈動(dòng)很小，可近似看作直流，功率因數(shù)高，不存在直流磁化現(xiàn)象，輸出電壓的平均值為單相半波電路的2倍，相同負(fù)載下每個(gè)晶閘管流過的平均電流減小一半，波形平穩(wěn)。綜上所述，我選擇的方案是單相橋式全控整流電路（阻感負(fù)載）。2.2器件的選擇晶閘管廣泛用于大功率變換和控制的傳統(tǒng)器件。晶閘管往往專指晶閘管的一種基本類型一普通晶閘管。但從廣義上講，晶閘管還包括許多類型的派生器件。晶閘管結(jié)構(gòu)晶閘管是大功率器件，有三個(gè)引腳

4、，分別是陽極 A,陰極K,柵極G晶閘管導(dǎo)通條件 陽極施加正向電壓。 柵極施加正向電壓觸發(fā)信號(hào)。晶閘管關(guān)斷條件晶閘管一旦導(dǎo)通，柵極失去作用，若想使其關(guān)斷，必須減小其電流至維持電流以下。減小維持電流的方法： 晶閘管承受反向電壓或減小正向電壓。 增加回路電阻。3. 主電路的設(shè)計(jì)3.1主電路的系統(tǒng)框圖圖2系統(tǒng)框圖3.2系統(tǒng)主體電路原理及工作說明AC圖3系統(tǒng)原理圖（1）工作原理:假設(shè)電感L取值極大，保證負(fù)載電流的連續(xù)，近似為一條直線。在電源電壓u2正半周時(shí)，晶閘管VT1和VT4承受正向電壓，設(shè)晶閘管在wt a時(shí) 觸發(fā)，VT1和VT4導(dǎo)通，回路為VT1，負(fù)載VT4，電源負(fù)極。由于大電感的存在，電 源U2由

5、零變負(fù)時(shí)，電感上的電動(dòng)勢使繼續(xù)導(dǎo)通直至 VT2和VT3導(dǎo)通。在電源電壓U2負(fù)半周時(shí)，晶閘管VT2和VT3承受正向電壓，晶閘管在wt n a時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電流從 VT1和VT4換相至VT2和VT3。在單相橋式整流電路（阻感負(fù)載）中，導(dǎo)通角（2）參數(shù)計(jì)算1）輸出電壓平均值Ud和輸出電流平均值IdUd0.9u2 cos a公式1）IdUdR公式2）第10頁2）晶閘管的電流平均值IdT和有效值ItIt2Id（公式3）1 dT（公式4）3 ）輸出電流有效值I和變壓器二次側(cè)電流公式5）I J Id4 ）晶閘管承受的最大正向電壓和最大反向電壓均為4. 系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.1仿真軟件簡介Simulink于20

6、世紀(jì)90年代初由MathWork公司開發(fā)，是MATLAB境下對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 進(jìn)行建模，仿真和分析的一個(gè)軟件包。在該軟件環(huán)境下，用戶可以在屏幕上調(diào)用現(xiàn)成的 模塊，并將它們適當(dāng)連接起來以構(gòu)成系統(tǒng)的模型，即所謂的可視化建模。建模以后，以 該模型為對(duì)象運(yùn)行Simulink中的仿真程序，可以對(duì)模型進(jìn)行仿真，并可以隨時(shí)觀察仿真 結(jié)果和干預(yù)仿真過程。Simulink由于功能強(qiáng)大，使用簡單方便，已成為應(yīng)用最廣泛的動(dòng) 態(tài)仿真系統(tǒng)軟件。4.2系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建模在Simulink環(huán)境下繪制出單相橋式全控整流電路（阻感負(fù)載），元器件模型在simPowerSyste m中查找，建立模型。如圖 4。巴XHXIMG * *

7、a圖4仿真原理圖設(shè)置元器件模型參數(shù)1）交流電壓源U2,電壓100V,頻率50Hz,初始相位00。在電壓設(shè)置中將電壓峰值改為141.4。如圖5。圖5電壓參數(shù)2）晶閘管使用默認(rèn)參數(shù)。如圖6圖6晶閘管參數(shù)3)負(fù)載R的值為10Q, L的值為0.5H, C的值為inf。如圖7圖7負(fù)載參數(shù)4) 晶閘管的觸發(fā)采用脈沖觸發(fā)器產(chǎn)生，觸發(fā)器周期和交流電壓周期一致。晶閘管的 控制角a脈沖的延時(shí)時(shí)間t來表示，t T360,其中T為電壓周期，a為控制角。在 設(shè)置晶閘管觸發(fā)時(shí)脈沖觸發(fā)器 2的延遲時(shí)間比脈沖觸發(fā)器1的多0.01,圖8,圖9給出了 300時(shí)的參數(shù)。圖8脈沖觸發(fā)器1參數(shù)圖9脈沖觸發(fā)器2參數(shù)4.3系統(tǒng)測試波形當(dāng)控

8、制角 00時(shí)，系統(tǒng)的仿真波形圖，見圖10：圖1000仿真波形數(shù)據(jù)記錄：Ud的平均值為：88.4 V，Id的平均值為：8.84 A;實(shí)際計(jì)算值：Ud的平均值為：90 V，Id的平均值為：9.0 A當(dāng)控制角300，系統(tǒng)的仿真波形圖，見圖11：圖11300仿真波形數(shù)據(jù)記錄：Ud的平均值為：76.23V，Id的平均值為：7.634 A;實(shí)際計(jì)算值：Ud的平均值為：77.94 V，Id的平均值為：7.794 A當(dāng)控制角600時(shí)，系統(tǒng)的仿真波形圖，見圖12：圖12600仿真波形數(shù)據(jù)記錄：Ud的平均值為：43.6 V，Id的平均值為：4.34A;實(shí)際計(jì)算值：5的平均值為：45 V，Id的平均值為：4.5 A

9、當(dāng)控制角 900時(shí)，系統(tǒng)的仿真波形圖，見圖13：圖13900仿真波形數(shù)據(jù)記錄：Ud的平均值為：1.96 V，Id的平均值為：0.2321 A;實(shí)際計(jì)算值：Ud的平均值為：0 V , Id的平均值為：0 A4.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析從各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析可以看出，由于元器件的非線性失真，仿真得到的數(shù)據(jù) Ud和Id與 實(shí)際計(jì)算的值有偏差。隨著觸發(fā)腳的增大，電壓值隨著減小，當(dāng)觸發(fā)腳.2時(shí)，電壓值為0,整流電路不再產(chǎn)生作用，所以阻感負(fù)載的導(dǎo)通角 an 2。5. 總結(jié)5.1設(shè)計(jì)小結(jié)此次的課程設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到了自己的不足，理論知識(shí)學(xué)得再好，不能和實(shí)際結(jié)合那也是無用的。在繪制仿真圖形的過程中由于參數(shù)設(shè)置不對(duì)，無法進(jìn)仿真，最終在同學(xué)和 自己的努力下完成任務(wù)。5.2收獲體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)電力電子這門課程和MATLAB仿真有了更深的理解，期間查了不少的資料，獨(dú)立完成了任務(wù)，學(xué)習(xí)能力有所提高。5 3 展望這次的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)單相整流電路，這些原理和方法的掌握，為以后三相整流電路的分析打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此次的仿真我也感受到了MATLAB的強(qiáng)大，MATLAB提供的可視化仿真工具Simulink可建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數(shù)，并且可得到任 意的仿真結(jié)果，我相信在今后的學(xué)習(xí)我會(huì)經(jīng)常的使用這個(gè)軟件。6. 參