單相半橋無源逆變電路的設(shè)計(jì)文檔培訓(xùn)講學(xué)

1、力口柵極電壓才有溝道出現(xiàn)。與率 MOSFET on溝道器件對(duì)應(yīng)，還有p溝道的功1概述1.1課題背景和意義功率MOSFET （金屬一氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管） 是最重要的一種功率場(chǎng) 效應(yīng)晶 體管，除此之外還有MISFET. MESFET、JFET等幾種。功率MOSFET為 功率集成器件，內(nèi) 含數(shù)百乃至上萬個(gè)相互并耳關(guān)的MOSFET單元。為提高其集成度和耐壓性，大都采用垂直結(jié)構(gòu)（即VMOS），如VVMOS （V型槽結(jié)構(gòu)）.VUMOS. SIPMOS 等。圖1如圖1顯示了一種SIPMOS （n溝道增強(qiáng)型功率MOSFET）的部分剖面結(jié)構(gòu)。其柵極用 導(dǎo)電的多晶硅制成，柵極與半導(dǎo)體之間有一層二氧化硅薄膜

2、，柵極與源極 位于硅片的同 一面，漏極則在背面。從總體上看，漏極電流垂直地流過硅片，漏 極和源極間電壓也加在 硅片的兩個(gè)面之間。該器件屬于耗盡型n溝道的功率MOSFET, 其源極和漏極之間有一 n型導(dǎo)電溝道，改變柵極對(duì)源極的電壓，可以控制通過 溝道的電流大小。耗盡型器件在其柵極電壓為零時(shí)也存在溝道，而增強(qiáng) 型器件一定要施圖2圖2為圖1所示SIPMOS的輸出特性。它表明了柵極的控制作用及不同柵 極電壓下， 漏極電流與漏極電壓之間的關(guān)系。圖 2中，在非飽和區(qū) （I ）, 源極和漏 極間相當(dāng)于一 個(gè)小電阻；在亞閾值區(qū) （川）則表現(xiàn)為開路；在飽和區(qū) （n）, 器件具 有放大作用。功率MOSFET屬于電

3、壓型控制器件。它依靠多數(shù)載流子工作，因而具有許多 優(yōu)點(diǎn)：能 與集成電路直接相連；開關(guān)頻率可在數(shù)兆赫以上（可達(dá) 100MHz）,比雙 極型功率晶體管 （GTR） 至少高10倍；導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù)，器件不易發(fā)生二 次擊穿，易于并耳關(guān)工 作。與GTR相比，功率MOSFET的導(dǎo)通電阻較大，電流密度不易提高，在100kHz以下頻率 工作時(shí)，其功率損耗高于GTRO 此外，由于導(dǎo)電溝道很窄（微米級(jí)），單元尺寸精細(xì)，其 制作也較GTR困難。在80年代中期，功率MOSFET的容量還不大（有100A/60V, 75A/100V, 5A/1000V等幾種）。功率MOSFET是70年代末開始應(yīng)用的新型電力電子器件

4、，適合于數(shù) 千瓦以下的電力電子裝置，能顯著縮小裝置的體積并提高其性能，預(yù)期將逐步取代同容量 的 GTRo 功率MOSFET的發(fā)展趨勢(shì)是提高容量，普及應(yīng)用，與其他器件結(jié)合構(gòu)成復(fù)合管， 將多個(gè)元件制成組件和模塊，進(jìn)而與控制線路集成在一個(gè)模塊中（這將 會(huì)更新電力電子線 路的概念）。此外，隨著頻率的進(jìn)一步提高，將出現(xiàn)能工作在微波領(lǐng)域的大容量功率 MOSFETo同時(shí)運(yùn)用MOSFET晶體管來進(jìn)行電路的整流和逆變有很大的優(yōu)點(diǎn)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（VF）又稱VM0場(chǎng)效應(yīng)管。在實(shí)際應(yīng)用中，它有著比晶體管和MOSg效應(yīng)管更好的特性。即是在大功率范圍應(yīng)用的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它也稱作功率MOSFET其優(yōu)點(diǎn) 表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

5、:1具有較高的開關(guān)速度。2.具有較寬的安全工作區(qū)而不會(huì)產(chǎn)生熱點(diǎn)，并且具有正的電阻溫度系數(shù)，因此 適合進(jìn)行 并聯(lián)使用。3.具有較高的可靠性。4.具有較強(qiáng)的過載能力。短時(shí)過載能力通常額定值的4倍。5.具有較高的開啟電壓，即是閾值電壓，可達(dá) 2 6V （一般在1. 5V 5V之間）。當(dāng)環(huán)境 噪聲較高時(shí)，可以選用閾值電壓較高的管子，以提高抗干擾能力；反之，當(dāng)噪聲較低時(shí)， 選用閾值電壓較低的管子，以降低所需的輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓。給電路設(shè)計(jì)帶來了極大地方 便。6.由于它是電壓控制器件，具有很高的輸入阻抗，因 此其驅(qū)動(dòng)功率很小，對(duì)驅(qū) 動(dòng)電路要 求較低。由于這些明顯的優(yōu)點(diǎn)，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管在電機(jī)調(diào)速，開關(guān)電源等

6、各種領(lǐng)域應(yīng)用 的非常廣 泛。2主電路的設(shè)計(jì)2. 1整流部分主電路設(shè)計(jì)單項(xiàng)橋式全控整流電路帶 電阻性負(fù)載電路如圖1.1VT3VT3* *.VT1.VT1Q Q” ” dldlT T 1 1：VT2VT2VT1VT1R圖2. 1在單項(xiàng)橋式全控整流電路中，晶閘管 VT和VT，i組成一對(duì)橋臂，VT2和VG組成另一對(duì) 橋臂。在IL正半周（即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位），若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo) 通，負(fù)載電流i d 為零為零,Ud也為零，VT、VTi串聯(lián)承受電壓IL,設(shè)VT和VTi的漏電阻相等，則各承受U2的一 半。若在觸發(fā)甬a(chǎn)處給 VT1和VTi力口觸發(fā)脈沖，V*、VT彳即導(dǎo)通，電流從a端經(jīng)VT、R、 流回電源b端

7、。當(dāng) 山為零時(shí)，流經(jīng)晶閘管 的電流也降到零，VT穿口 VT; 關(guān)斷。在U2負(fù)半周，仍在觸發(fā)延遲甬a(chǎn)處觸發(fā)VL和VTs （VH和VTs的a =0處為t二n）, VT?和VTs導(dǎo)通，電流從電源的b端流出，經(jīng)VTs. R、VT?流回電源a端。到U2過零時(shí)，電 流又降為零，VT?弄口 VTs關(guān)斷。此后又是VT1牙口 VT4導(dǎo)通，如此 循環(huán)的工作下去，整流電壓 Ud和晶閘管VT. VT兩端的電壓波形如下圖（2）所示。晶閘管承受的最大正向電壓和反 向電壓分別為2 Ub和2 UbO2工作原理第1階段（0311）:這階段U2在正半周期，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位晶閘管 VT和V玉 方向串聯(lián)后于山連接，VT承受正向電

8、壓為 匕/2, V玉承受IL/2的反向 電壓；同樣VTs和VTiJX向串聯(lián)后與IL連接，VTs承受叮2的正向電壓，承受 比纟的反向電壓。雖然VTi和VTs受正向電壓，但是尚未觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載沒有電流通過，所以Ua=O, i d=0o第2階段 (3 ti n):在3 t時(shí)同時(shí)觸發(fā)VTJ口 VTs,由于VTi芽口 VTs受正向 電壓而導(dǎo) 通，有電流經(jīng)a點(diǎn)f VTf R VTsf 變壓器b點(diǎn)形成回路。在這段區(qū)間里，Ud二IL, i d=i vn=i vT-=Ud/Ro由于VT1和必導(dǎo)通，忽略管壓降，Uvr=UvT2=0,而承受的電壓為Uvi2=UTl二U2O第3階段 (n 3 t?):從3 t二n 開

9、始u2進(jìn)入了負(fù)半周期，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位， VT1和VT3由于受反向電壓而關(guān)斷，這時(shí) VT VT都不導(dǎo)通，各晶閘管 承受匕/2的電壓， 但VT和VTs承受的事反向電壓，VT?弄口 VT】承受的是正向電壓，負(fù)載沒有電流通過，Ud=O, i d=i 2=0o第4階段(3 I、n):在3t2時(shí)，u2電壓為負(fù)，VT2和VT4受正向電壓，觸發(fā)VT2 和VT4導(dǎo)通，有電流經(jīng)過b點(diǎn)一 VTf Rf VTf a點(diǎn)，在這段區(qū)間里，Ud=U2, i d=i vi2=i vT4=i 2=Ud/Ro由于VT2和VT，1導(dǎo)通，VT?和VT ; 承受IL的負(fù)半周期電壓，至 此一個(gè)周期工作完畢， 下一個(gè)周期，充復(fù)上述過程

10、，單項(xiàng)橋式整流電路兩次脈沖 間隔為180%2. 2逆變部分主電路設(shè)計(jì)如圖所示，它有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由一個(gè)全控器件和一個(gè)二極管反并聯(lián)而 成。在直 流側(cè)有兩個(gè)相互串耳關(guān)的大電容，兩個(gè)電容的中點(diǎn)為直流電源中點(diǎn)。負(fù)載接在直流電源中點(diǎn) 和兩個(gè)橋臂連接點(diǎn)之間。開關(guān)器件設(shè)為VI和V2,當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，輸出為矩形波，Um=Ud/2剛開始VI為通態(tài)，V2為斷態(tài)，給VI關(guān)斷信號(hào)，V2開通信號(hào)后，VI關(guān)斷，但由于感性負(fù) 載，電流方向不能立即改變，就沿著VD2續(xù)流，直到電流為零時(shí)VD2截止，V2開通，電流 開始反向。依此原理，VI和V2交替導(dǎo)通，VD1穿口 VD2 交替續(xù)流。此電路優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用器件少，缺點(diǎn)

11、是輸出交流電壓幅值僅為Ud/2O圖2. 22. 3控制電路的設(shè)計(jì)控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于逆變電路中功率器件的通斷，通過對(duì)逆變角的調(diào)節(jié)而達(dá)到對(duì)逆變后的交流電壓的調(diào)節(jié)。我們采用PWM控制方法，進(jìn)行連續(xù)控制，我們采用了 SG3525芯片，它是一款專用的PWM 控制集成芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源，鋸齒波振蕩器，誤差放 大器，比較器，分頻器和保護(hù)電路等。SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋 電流來調(diào)節(jié) 脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號(hào)與誤 差放大器輸出信號(hào)進(jìn) 行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟

12、隨誤差電 壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有 電壓環(huán)耳口電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制 器。SG3525的結(jié)構(gòu)和工作原理：更棺悻人匚1 16匚215匚314誓刪輔出匚40CTQ3；12RT匚411鬲蟲亀喲匚71089二1遠(yuǎn)Z1 Vf二 1 BE二二 1 %二1 R曽二二 1二1斡惟Representative Block Diagramgw* *圖2. 41. 1 nv. input （引腳1）:誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào) 在 開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（弓I腳9）相連，可構(gòu)成跟隨器。2. No

13、ninv. input （引腳2）:誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9 ）之間接入不同類VC13圖2.3型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例. 比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器3. Sync （引腳3）:振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接夕卜部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電 路同步。4. OSC. Output 51腳4）:振蕩器輸出端。5. CT （弓I腳5）:振蕩器定時(shí)電容接入端。6. RT （引腳6）:振蕩器定時(shí)電阻接入端。7. Discharge （引腳7）:振蕩器放電端。該端與引腳5之間夕卜接一只放電電阻，構(gòu) 成放 電回路。8. Soft

14、-Start （引腳8）:軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只 5的軟啟動(dòng)電容。9. Compensation （引腳9） : PWM比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳2之間接 入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例.比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。10. Shutdown （引腳10）:外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出披禁 止。該 端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。11. Output A （引腳11）:輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。12. Ground （引腳12）:信號(hào)地。13. VC （引腳13）:輸出級(jí)偏置電壓接入端。14. Output B （引腳14）:輸出端B

15、。引腳14和弓I腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。15. VCC （引腳15）:偏置電源接入端。16. Vref （引腳16）:基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)其中，腳16為SG3525的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以達(dá)到（5. 1 1 %） V,采用了溫 度補(bǔ)償，而 且設(shè)有過流保護(hù)電路。腳 5,腳6,腳7內(nèi)有一個(gè)雙門限比較器，內(nèi) 電容充放電電路，力口上 外接的電阻電容電路共同構(gòu)成 SG3525的振蕩器。振蕩器 還設(shè)有外同步輸入端 （腳3） o 腳1及腳2分別為芯片內(nèi)誤差放大器的反相輸入 端.同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差 分放大器，克流開環(huán)增益為70dB左右。SG3525的特點(diǎn)如下：（1）

16、工作電壓范圍寬：835VO（2）5. 1（1 1. 0%） V微調(diào)基準(zhǔn)電源。（3）振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz 400KH乙（4）具有振蕩器外部同步功能。（5）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。（6）內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。(7)具有輸入欠電壓鎖定功能。(8)具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。(9)逐個(gè)脈沖關(guān)斷。(10)雙路輸出(灌電流/拉電流)：mA(峰值)。a基準(zhǔn)電壓源：基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓VCC可在(835) V內(nèi)變化， 通常采用+15V,其輸出電壓VS4 5. IV,精度土 1%采用溫度補(bǔ) 償，作為芯片內(nèi)部電路的電 源，也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源，向外輸出電 流可達(dá)400mA沒有過流保護(hù)

17、電路。b振蕩電路：由一個(gè)雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓 VH=39 V, 低門限電壓 VL二0. 9,內(nèi)部橫流源向CT充電，其端壓VC線性上升，構(gòu)成鋸齒波 的上升沿，當(dāng)VC=VH寸 比較器動(dòng)作，充電過程結(jié)束，上升時(shí)間tl為：t 仁 0. 67RTCT2. 1比較器動(dòng)作時(shí)使放電電路接通，CT放電，VC下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng) VC=VL寸比較器動(dòng)作，放電過程結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間t2為:t2=l. 3RDCT2. 2注意：此時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間鋸齒波的基本周期T為為:T=tl+t2=(0. 67RT+1. 3RD)CT 振蕩頻率：f=l/T2. 3CT和RT是連接腳5和腳6

18、的振蕩器的電阻和電容，RD是于腳7相連的放電電阻 的阻值?？刂齐娐穲D:IlR3I 2Q0T英文圖2.6圖2. 5(1)醱瞬電躋的護(hù)評(píng)平用了電氣隔離的光耦合方式。光耦合器(optical coupler,縮寫為0C亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸 出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng) 用。目前它已成為種類 最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分 組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)馬區(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED,LPWM調(diào)制使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，披光探測(cè)器扌妾收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就 完成了電一光一電

19、的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出. 隔離的作用。由于光 耦合器輸入輸出間 互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電 絕緣能力和抗干擾能力。又 由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以， 它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離元件可 以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控 制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增力口計(jì)算機(jī)工作的可靠性。光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離隔離， 輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽 命長(zhǎng)，傳輸效率高。 光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平

20、轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、 驅(qū)動(dòng)電路.開關(guān)電路.斬波器、多諧振蕩器.信號(hào)隔離.級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字 儀表.遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸.脈沖放大. 固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表.通信設(shè)備及微機(jī)接 口中。在單片開關(guān)電源中，利 用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電 流來改變占空比，達(dá)到 精密穩(wěn)壓目的。我們?cè)谀┒思右粋€(gè)推挽式放大結(jié)構(gòu)進(jìn)行電壓電流 放大，達(dá)到高輸出 電壓，高速，高共模抑制。保護(hù)電路的設(shè)計(jì)：相對(duì)于電機(jī)和繼電器，接觸器等控制器而言，電力電子器件承受過電流和過 電壓的能 力較差，短時(shí)間的過電流和過電壓就會(huì)把器件損壞。但又不能完全根據(jù)裝置運(yùn)行時(shí)可策， 出現(xiàn)的暫時(shí)過電流和過電壓的數(shù)值來確定器件參

21、數(shù)，必須充分發(fā)揮器件應(yīng)有的過載能力。因此，保護(hù)就成為就成為提高電力電子裝置運(yùn)行可靠性必不可 少的重要 環(huán)節(jié)。3主電路過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)3. 1保護(hù)電路選擇所謂過壓保護(hù)， 即指流過晶閘管兩端的電壓值超過晶閘管在正常工作時(shí)所能承受的最大峰值電壓U諸E稱為過電壓，其電路圖見圖2. 1 圖3.1產(chǎn)生過電壓的原因一般由靜電感應(yīng)、雷擊或突然切斷電感回路電流時(shí)電磁 感應(yīng)所引起。其中，對(duì)雷擊產(chǎn)生的過電壓，需在變壓器的初級(jí)側(cè)接上避雷器，以 保護(hù)變壓器本身的 安全；而對(duì)突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起的過電壓，一般發(fā)生在交流側(cè). 直流 側(cè)和器件上，因而，下面介紹單相橋式全控整流主 電路的電壓保護(hù)方法。交流側(cè)過電壓

22、保護(hù)過電壓產(chǎn)生過程：電源變壓器初級(jí)側(cè)突然拉閘，使變壓器的勵(lì)磁電流突然切斷，鐵芯 中的磁通在短時(shí)間內(nèi)變化很大，因而在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出很高的舞時(shí) 電壓。保護(hù)方法： 阻容保護(hù) 直流側(cè)過電壓保護(hù)過電壓產(chǎn)生過程：當(dāng)某一橋臂的晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)突然因果載使快速熔斷器 熔斷時(shí)，由于克流住電路電感中儲(chǔ)存能量的釋放，會(huì)在電路的輸出端產(chǎn)生過電壓。保護(hù)方法：阻容 保護(hù)如圖2. 2II II圖3.23. 2過電流保護(hù)電路第一種是采用電子保護(hù)電路，檢測(cè)設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當(dāng)輸出電 壓或輸入 電流超過允許值時(shí)，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)， 從而抑制過 電壓或過 電流的 數(shù)值。第二種是在

23、適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件，例如，R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷 器.壓敏電阻或硒堆等。我們這次的課程設(shè)計(jì)采用的是第二種保護(hù)電路。(1) 晶 閘管變流裝置的過電流保護(hù)晶閘管變流裝置運(yùn)行不正常或者發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流，過電流分過載和短路兩種情況，由于晶閘管的熱容量較小，以及從管心到散熱器的傳導(dǎo)途徑中 要遭受到一系列熱阻，所以一旦過電流，結(jié)溫上升很快，特別在瞬時(shí)短路電流通過時(shí)， 內(nèi)部熱量來不及傳導(dǎo)，結(jié)溫上升更快，晶閘管承受過載或短 路電流的能力主要受結(jié)溫的 限制。可用作過電流保護(hù)電路的主要有快速熔斷器，直流快速熔斷器和過電流繼電器等。 在此我們采用快速熔斷器措施來進(jìn)行過電流保護(hù)。儲(chǔ)芳總

24、元件保護(hù)即阻容保護(hù)。單相阻容保護(hù)的計(jì)算公式如下:C反0%譏u；其有效辦法是在晶閘管的陽(yáng)極回路串耳關(guān)入電感。如圖3.5:3.2S:變壓器每相平均計(jì)算容量（VA） 匕：變壓器副邊相電壓有效值（/i o % :變壓器激磁電流百分值5%變壓器的短路電壓百分值。當(dāng)變壓器的容量 在（10-1000） KVA里面取值時(shí)i。=（4-10）在里面取值，Uk%=（ 5-10 ）里面取值。電容C的單位為卩F,電阻的單位為歐姆，電容 C的交流耐壓1. 5Ue Ue :正常工作時(shí)阻容 兩端交流電壓有效值O根據(jù)公式算得電容值為4. 8卩F,交流耐壓為165V,電阻值為12. 86 Q, 在設(shè)計(jì)中我們?nèi)‰?容為5卩F,電阻

25、值為13QO晶閘管初開通時(shí)電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密很大，然后以 aimm/s的擴(kuò)展速度將電流擴(kuò)展到整個(gè)陰極面，若晶閘管開通時(shí)電流上升 率di/dt過大，會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在合適的范圍內(nèi)。圖3. 5力口在晶閘管上的正向電壓上升率 du/dt也應(yīng)有所限制，如果du/dt過大由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流，該電流可以實(shí)際上起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管誤導(dǎo)通。為抑制du/dt的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián) R-C阻容吸收回路。如圖3.6 :圖3.64元器件參數(shù)計(jì)算與選取41參數(shù)計(jì)算2U 2 sin td

26、 =.u 2 COs =0.9U 2 cos 4.1(1)整流輸 出電壓的平均值可按下式計(jì)算當(dāng)a二0時(shí)，Ud取得最大值100V即Ud二0. 9 U2=100V從而得出U2=111V a =90時(shí), Ud=0a角的移相范圍為90。(2)整流輸出電壓的有效值為H2U 2U2Sin t d t =U2=1UV4. 2V(3)整流電流的 平均值和有效值分別為UIdU24.3d Rd0. 9 cos Rd,uU2TA ARdRd(4)在一個(gè)周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通180,兩組輪流導(dǎo)通，變壓器二次電流是 此文檔僅供學(xué)習(xí)和交流dToldId4.5正、負(fù)對(duì)稱的方波，電流的平均值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為1

27、 流過每個(gè)晶閘管的電流平均值和有效值分別為：IT4.6(5)晶閘管在導(dǎo)通時(shí)管壓降UT =0,故其波形為與橫軸重合的直線段；VT1和P7力口正向電壓但觸發(fā)脈沖沒到時(shí)，VT3VT4已導(dǎo)通，把整個(gè)電壓 業(yè)加到VT1或VT2上，貝U每個(gè)元件承受的最大可能的正向 電壓等于,2U 2 ； VT1和VT2反向截止時(shí)漏電流為零，只要另一組晶閘管導(dǎo)通，也就把整個(gè)電壓U2力口到VT1或VT2上，故兩個(gè)晶閘管承受的最大反向電壓也為2U2O4. 2元器件的選取由于單相橋式全控整流帶電感性負(fù)載主電路主要元件是晶閘管，所以選取元件時(shí)主要考慮晶閘管的參數(shù)及其選取原則。(1).晶閘管的主要參數(shù)如下：額定電壓Um通常取UDR和

28、詢中較小的，再取靠近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級(jí)作為晶閘管型的額定電壓。在 選用管子時(shí)，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍，以保證電路的工作安全。晶閘管的額定電壓U Tn min U DRM , U RRMUTHX 2-3) a4. 7UTX :工作電路中加在管子上的最大瞬時(shí)電壓額定電流I T(AV)I T(AV)又稱為額定通態(tài)平均電流。其定義是在室溫 40 和規(guī)定的冷卻條件下，元件在電阻性負(fù)載流過正弦半波、導(dǎo)通角不小于170o 的電路中，結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)，所允許的最大通態(tài)平均電流值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取相近的電流等 級(jí)即為晶閘管的額定電流。要注意的是若晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間遠(yuǎn)小于正弦波的半個(gè)周期，

29、即使正向電流值沒超過額定值，但峰值電流將非常大，可能會(huì)超過管子所能提供的極限， ITM ITD ,散熱冷使管子由于過熱而損壞。在實(shí)際使用時(shí)不論流過 管子的電流波形如何. 導(dǎo)通角多大，只要其最大電流有效值卻符合規(guī)定，則晶閘管的發(fā)熱、溫升就能限制在允許的范圍I Tn :額定電流有效值，根據(jù)管子的I T(AV)換算出，I T(AV) I TMl Tn二者之間的矢系:DiITO 1 /2 o (Imsin t)2d( t) - 4.8IT(AV)1/2 o Imsin td( t)4.9波形系數(shù)：有直流分量的電流波形，其有效值波IT與平均值怙之比稱為該波形的 形系數(shù)，用Kf表示。Kt上Td4.10額定

30、狀態(tài)下，晶閘管的電流波形系數(shù)1 2、. 2 Ud = 2U 2 sin td t - 11 o w n QI I oa*4. 11 當(dāng) a二0 寸，Ud取得最大值 100V 即 Ud 二 0. 9 U2 = 100V 從而得出 U2 二 11IV, a =90 時(shí)，Ud=0oa甬的移相范圍為90o晶閘管承受最大電壓為UTM 2U 22 111V157V考慮到2倍裕量，取400V.K1.1晶閘管的選擇原則： _所選晶閘管電流有效值 n 大于元件 在電路中可能流過的最大電流有效值 n 選擇時(shí)考慮(1. 5-2)倍的安全余量。即I Tn =0. 707 IT(AV) = ( 1. 5 2) I TM

31、IT(AV) (1.52) 乂4. 121. 11因?yàn)椋?It I，則晶閘管的額定電流Il AV =10A(輸出電流的有效值為最 小值，所以該額定電流也為最小值)考慮到2倍裕量，取20A.即晶閘管的額定電 流至應(yīng)大于20A.在本次設(shè)計(jì)中我選用2個(gè)MOS型晶閘管.1川若散熱條件不符合規(guī)定要求時(shí)，則元件的額定電流應(yīng)降低使用。Ud通態(tài)平均管壓降UT(AV)O 指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導(dǎo)通的正弦 波半個(gè)周 期內(nèi)陽(yáng)極與陰極電壓的平均值，一般在 041.2V。維持電流IHO 指在常溫門極開路時(shí)，晶閘管從較大的通態(tài)電流降到剛好能 保持通態(tài) 所需要的最小通態(tài)電流。一般 L值從幾十到幾百毫安，由 晶閘管電流容量大小而定。門極觸發(fā)電流良。在常溫下，陽(yáng)極電壓為6V時(shí)，使晶閘管能完全導(dǎo)通所需的門極電 流